Cutule de prothèse de hanche imprimée en 3D (avec de la poudre usagée (crédits photo : 6K Additive)
Début mai, le RAPID + TCT qui est un salon américain dédié à la fabrication additive, a fait l’objet d’une annonce particulièrement intéressante sur le plan de la durabilité. D’autant plus que cette fois-ci il n’est pas question de plastique. Le producteur de matériaux 6K Additive a révélé la signature d’un accord avec Surgical Metal Recycling Pty Ltd (SMR), une entreprise australienne qui s’est donnée pour mission de progresser dans le recyclage des déchets métalliques de qualité médicale et aérospatiale.
Si dans l’aéronautique le recyclage est une pratique déjà bien établie du fait notamment qu’il représente un levier important de réduction des coûts de maintenance pour les grandes compagnies, ce n’est pas le cas de tous les secteurs. Vous êtes vous par exemple déjà demandé ce que devenaient les dispositifs médicaux métalliques implantés dans le corps après le décès de leurs porteurs ? Et bien si lorsqu’une personne est enterrée, la plupart du temps les implants et prothèses de membre amovibles sont laissés en place, en cas d’incinération des défunts, les métaux (titane, acier, cobalt…), que l’on utilise notamment pour les prothèses de hanche et de genou, peuvent être récupérés.
Leur résistance aux fortes températures fait que contrairement à des prothèses de membres en plastique par exemple, ils ne sont pas désintégrés lors de la crémation (de 800 °C à 1000 °C). Des entreprises spécialisées telles que le néerlandais OrthoMétals, ont eu l’idée d’exploiter ce filon en collectant et recyclant ces métaux auprès de crématoriums dans le monde entier. Les éléments sont ainsi revalorisés pour alimenter l’industrie automobile et aéronautique.
Quant aux implants des porteurs vivants qui doivent être retirés pour être remplacés, il semblerait que leur recyclage soit plus compliqué. Bien qu’ils puissent être nettoyés et stérilisés pour une utilisation future chez un autre patient, leur réutilisation comporte certains risques tels que la possibilité d’infection et autres complications. Selon le type d’implant et la réglementation en vigueur du pays, l’implant pourrait même devoir être traité comme un déchet dangereux. Qu’il s’agisse d’implants post-mortem ou d’implants retirés pour être remplacés, le problème est que les options de recyclage et de réutilisation des matériaux demeurent insuffisantes. De plus les métaux sont traités dans un four à induction qui utilise une énorme quantité d’énergie générant ainsi une empreinte carbone significative.
« Cet accord crée une voie pour recycler ces pièces et permettre la production de nouveaux implants avec des matières premières durables »
Système de production plasma par micro-ondes Unimelt® (crédits photos : 6K Additive)
L’idée portée par 6K Additive et SMR est de transformer de manière plus durable les implants médicaux usagés en poudres métalliques de haute qualité pour les applications d’impression 3D. Tandis que SMR sera en charge de fournir les implants usagés copeaux et de la poudre de fabrication additive métallique usagée, 6K Additive tirera parti de sa technologie UniMelt.
Là où avec les techniques d’atomisation à l’eau ou au gaz, plusieurs traitements sont nécessaires pour passer de la matière première à l’état de poudres frittables, 6 K Additive a élaboré un process qui permet d’utiliser des matériaux recyclés pour l’impression 3D métal, comme des rebuts d’usinage CNC, des structures de support métallique, et même des impressions défectueuses. Pour valoriser ces déchets, l’entreprise américaine utilise un système permettant de broyer, nettoyer, presser, puis de sécher la matière première, pour ensuite la transformer à l’aide sa technologie Unimelt®.
La particularité de celle-ci est qu’elle repose sur un procédé par micro-ondes capable de générer un plasma de 6 000 K (5778 ° C pour être exact), soit la même température que la surface du soleil. Cette méthode permettrait à l’entreprise de contrôler très précisément les températures pendant le traitement, et ainsi créer des poudres presque parfaitement sphériques pour des pièces denses et sans défauts. L’autre avantage de cette approche est qu’elle permet d’accéder à des alliages inhabituels à haute entropie, (alliages constitués d’au moins cinq métaux) impossible à produire avec les autres méthodes. Le processus de 6K permettait également un rendement supérieur à 90 % de la distribution granulométrique souhaitée par rapport aux autres processus d’atomisation au plasma ou au gaz où les rendements sont généralement de 25 à 35 %, ce qui réduit encore les coûts et l’impact environnemental.
Pour revenir à nos implants, l’idée des deux partenaires est que les poudres obtenues puissent être ainsi utilisées pour créer de nouvelles pièces de manière additive. L’objectif ultime serait de pouvoir créer avec cette poudre de haute qualité de nouveaux implants certifiés. « Pouvoir s’approvisionner en matières premières et recycler des implants médicaux est la première étape innovante de notre mission. Une population croissante a besoin d’implants médicaux en titane pour les genoux, la colonne vertébrale et les hanches. Cet accord crée une voie pour recycler ces pièces et permettre la production de nouveaux implants avec des matières premières durables », commente Frank Roberts, président de 6K Additive.
On apprend que dans un premier temps la collaboration se concentrera sur le titane (Ti64), pour ensuite s’étendre au chrome-cobalt. Une étude commandée par 6K Additive à Foresight Management comparant le cycle de vie de ses poudres de titane et de nickel comparé aux méthodes d’atomisation, révèle que pour le Ti64, son procédé UniMelt® permet une réduction d’énergie de 74 % minium, et d’une réduction des émissions de carbone de 78 %.
« En recyclant, réutilisant et rajeunissant les métaux que nous avons déjà dans le pays, nous pouvons réduire considérablement les impacts environnementaux de l’extraction et du traitement des métaux pour les matériaux vierges grâce à la plate-forme UniMelt® de 6K. » Conclut Peter Pecht, le CEO de SMR.
