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Évaluation des nouvelles technologies de fabrication additive dans le développement d'implants orthopédiques

Barraud, Anthony (2015). Évaluation des nouvelles technologies de fabrication additive dans le développement d'implants orthopédiques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans le cadre de remplacements de tissus osseux, on recherche de plus en plus à utiliser des prothèses durables et qui ne nécessiteront pas de réintervention tout au long de leur période de fonctionnement. En effet, pour la majorité des prothèses actuelles, on recense plusieurs problèmes qui affectent la durée de vie des implants. Notamment pour les prothèses de hanche pour lesquelles le phénomène de stress shielding mène à une résorption osseuse pouvant déboucher sur des descellements de prothèse qui nécessitent une nouvelle opération. Pour pallier ce problème, l’utilisation d’un matériau avec d’autres propriétés mécaniques est étudiée. Ce matériau sera fabriqué à l’aide d’une machine de fabrication additive de type Selective Laser Sintering (SLS).

L’objectif majeur de ce mémoire est la caractérisation, grâce à une série de tests, d’un matériau poreux à base de titane dont la structure poreuse est un motif répété régulièrement à l’échelle mésoscopique. Plusieurs champs sont étudiés. Le premier est la qualité de fabrication d’un point de vue dimensionnel de la machine SLS qui est utilisée pour la création de la structure. Le second aspect est la caractérisation mécanique de ces échantillons et la création d’un protocole d’essais en vue d’autres essais pour d’autres géométries de porosité. Des essais de compression ont donc été réalisés sur les échantillons fabriqués, d’une part des essais de compression continus sur certains échantillons pour obtenir les propriétés mécaniques de nos structures poreuses et d’autre part des essais de compression par incréments pour visualiser la plastification de nos échantillons lors de la compression.

Titre traduit

Evaluation of new technologies of additive manufacturing in order to design orthopedic prostheses

Résumé anglais

In the area of bone replacement, we try to improve the longevity of prosthesis which will not require a new surgery to replace it. Indeed, for the majority of the current prosthesis, there are some issues that can shorten the life of the implants. Especially for hip replacements which are subject to stress shielding. This phenomenon leads to bone resorption and in some cases to a detachment of the prosthesis or to complex fractures of the femoral head. These problems both require a new surgery. To overcome this problem, we study the use of a new material which will have better mechanical properties for the prosthesis use. This material will be manufactured with an additive manufacturing machine, with a Selective Laser Sintering (SLS) technology.

The major objective of this study is to characterize, through a series of tests, a new porous material based of titanium powder which is made of regular-based mesoscopic porous structure. Several fields are studied. The first one is the quality of the Selective Laser Sintering (SLS) machine which will be used to produce our samples. The second field is about mechanical characterization of our samples and about the preparation of a test procedure for further testing of other samples with different pore geometries. Compression tests were performed on some of our samples. First we have done some continuous compression tests and then some incremented compression tests to visualize yielding phenomenon when we compress the samples.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la production automatisée". Bibliographie : pages 103-105.
Mots-clés libres: Implants orthopédiques Conception et fabrication. Impression tridimensionnelle. Matériaux poreux Propriétés mécaniques. Matériaux poreux Essais de compression. Titane. fabrication additive, SLS, essais mécaniques, microtomographie
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Nuño, Natalia
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt: 22 oct. 2015 20:56
Dernière modification: 22 oct. 2015 20:56
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1526

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