Le gant de la main du robot souple est fabriqué à l’aide du procédé d’impression au silicone de Spectroplast. (Photo : Andreas Eggenberger / ETH Zurich)

Spectroplast a mis au point une méthode de fabrication de produits en silicone à l’aide d’une imprimante 3D. La jeune société prévoit maintenant de commercialiser des produits médicaux personnalisés tels que des prothèses auditives, des prothèses mammaires pour les patientes atteintes d’un cancer du sein et même, à terme, des valves cardiaques artificielles.

Leur but ultime est de sauver des vies : les fondateurs de la spin-off de l’ETH (Ecole polytechnique fédérale de Zurich), Spectroplast, Manuel Schaffner et Petar Stefanov, ont développé un nouveau procédé d’impression 3D capable de fabriquer des pièces biocompatibles en silicone. « A long terme, nous espérons utiliser cette technologie pour proposer des implants médicaux « , déclare Manuel Schaffner, PDG de la jeune entreprise. « Et non pas dans des tailles standard, comme c’est le cas avec les produits conventionnels, mais sur mesure pour s’adapter parfaitement à chaque patient. »

Jusqu’à présent, la fabrication additive a traditionnellement produit des objets en matériaux durs tels que du métal, de la céramique ou du plastique. D’autre part, le silicone souple et élastique est toujours utilisé exclusivement pour le moulage par injection, où différents éléments du matériau composite sont fusionnés ensemble à des températures extrêmement élevées d’environ 300°. La recherche doctorale de Manuel Schaffner a débouché sur une nouvelle méthode qui permet de créer des pièces en silicone souple avec une imprimante 3D. Il est naturellement réticent à aller plus en détail, de peur d’encourager l’imitation des produits.

Pièces personnalisées par simple pression d’un bouton

L’impression 3D présente deux avantages majeurs par rapport au procédé traditionnel de moulage par injection : d’une part, cette méthode de haute précision permet de produire pour la première fois des formes très complexes. Les chercheurs de l’ETH ont récemment utilisé cette nouvelle méthode pour fabriquer des valves cardiaques artificielles en silicone. D’autre part, elle simplifie la production et la rend moins coûteuse, car aucun moule n’est nécessaire : il suffit d’appuyer sur un bouton pour que tout se passe. Ceci ouvre la voie à la production en série de composants sur mesure.

Il faudra néanmoins quelques années avant que la jeune entreprise soit en mesure de commercialiser des valves cardiaques artificielles ou des implants créés par impression 3D, car les processus de réglementation et d’approbation des dispositifs médicaux sont très complexes et prennent beaucoup de temps. C’est pourquoi l’entreprise se concentrera dans un premier temps sur ce que Manuel Schaffner appelle des produits qui « améliorent la vie » plutôt que des produits qui « sauvent des vies ».

Manuel Schaffner et Petar Stefanov.

Les composants en silicone sont donc judicieux partout où des pièces personnalisées sont particulièrement utiles, comme les prothèses auditives ou les prothèses mammaires.

« Les femmes qui ont subi une ablation mammaire à la suite d’un cancer, par exemple, sont souvent confrontées au sort de ne pouvoir choisir que des prothèses mammaires standardisées », explique Manuel Schaffner. « Certaines demandent même que l’autre sein soit enlevé et remplacé par une prothèse de forme identique, pour des raisons de symétrie. »

Une solution à cette situation serait de créer un modèle sur l’ordinateur à l’aide d’une IRM ou d’une tomodensitométrie, fournissant un modèle de forme parfaite prêt pour l’impression 3D.

Les co-fondateurs de Spectroplast se connaissent depuis leur arrivée à l’ETH. Après avoir terminé son doctorat en sciences naturelles interdisciplinaires au Département des matériaux, Manuel Schaffner était à la recherche d’un ingénieur pour son projet, et Petar Stefanov a postulé. A l’époque, Peter Stefanov étudiait l’électrotechnique et les technologies de l’information à l’ETH et s’intéressait également à la fabrication d’additifs.

« En expérimentant avec des formes plastiques, nous avons constaté que le marché de l’impression 3D de pièces en silicone suscite un intérêt beaucoup plus grand « , explique Manuel Schaffner. C’est pourquoi ils ont décidé de créer une nouvelle société pour répondre à cette demande.

Fabrication d’additifs à base de silicone

Les investissements alimentent la croissance

La première imprimante silicone 3D de haute précision au monde se trouve encore aujourd’hui dans le laboratoire de la jeune entreprise sur le campus de Hönggerberg. Bien que Spectroplast ne fonctionne que depuis l’année dernière, l’imprimante fonctionne pratiquement sans arrêt. Selon Manuel Schaffner, le nombre de clients est déjà passé à environ 200. « Nous travaillons actuellement par quarts, dit-il.

Jusqu’à présent, le jeune homme de 32 ans n’a pu travailler qu’en alternance avec le cofondateur Peter Stefanov pour exécuter les commandes d’impression. Mais maintenant, le stress de la production touche à sa fin : La société allemande AM Ventures Holding GmbH vient d’injecter 1,5 million de francs suisses (environ 1,4 millions d’euros) dans la start-up, ce qui permettra aux jeunes entrepreneurs de recruter quatre nouveaux collaborateurs d’ici la fin de l’année. Jusqu’à présent, les cofondateurs ont réussi à garder la tête hors de l’eau grâce au financement de l’ETH Pioneer Fellowship et de l’Agence suisse de l’innovation Innosuisse.

De plus, l’ingénieur électricien Peter Stefanov expérimente également de nouvelles imprimantes qui permettront d’augmenter les capacités de production. « La deuxième génération devrait être prête à fonctionner d’ici la fin de l’année « , dit le jeune homme de 27 ans. Comme pour le premier prototype, il joue avec des composants d’imprimantes conventionnelles qu’il modifie pour imprimer du silicone. A l’avenir, Spectroplast ne veut pas seulement gagner de l’argent avec les travaux d’impression 3D, mais aussi avec la vente d’imprimantes et de consommables. Cela devrait être possible dans deux ans, selon leur plan d’affaires.

https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2019/08/3d-printing-of-silicone-components.html