L’impression 3D à la rescousse: la pandémie a-t-elle définitivement lancé une révolution technologique?

La technologie qu’on croyait réservée à certaines niches s’est retrouvée sur le front de la lutte contre le coronavirus. Mise en avant sous l’effet d’élans citoyens, de collaborations académiques, d’innovations industrielles, l’impression 3D pourrait prendre une tout autre dimension après la crise. A la fois changement de perception et paradigme ?

Nécessité fait loi. Face à la crise sanitaire, c’est toute la ” fabrique numérique ” du pays qui semble en branle-bas de combat. Dans les fablabs belges, ces agoras modernes dédiées à la fabrication assistée par ordinateur, des makers se relaient pour tailler des blouses de protection à la découpeuse laser, mouler des prototypes de masques respiratoires – les fameux FFP2 – par thermoformage ou encore imprimer en filaments de plastique des pièces d’appareillages médicaux…

Dans l’urgence, l’impression 3D semble d’ailleurs réaliser une percée aussi inattendue qu’essentielle. ” Son succès est lié à sa forte dissémination et à sa flexibilité qui permet à un grand nombre de personnes d’apporter leur contribution, observe Régis Lomba, gestionnaire du Makilab de l’UC Louvain. Pratiquement, dans notre fablab où nous travaillons à la réalisation d’un respirateur, c’est plutôt la combinaison de ces techniques qui fait la force de notre initiative. ”

De prime abord, il faut s’interroger sur la qualité de ces alternatives imprimées en 3D par des particuliers. Difficile d’imaginer qu’elles répondent à l’ensemble des prérequis en termes d’hygiène, de durabilité ou même de performance exigés par le matériel traditionnel. ” Cela dépend fortement de l’application et des normes auxquelles on veut répondre. Fabriquer une visière de protection pour son voisin infirmier ne nécessite pas de certification, cela importe peu. Mais réaliser de la connectique de respirateur, c’est plus exigeant. Il y a effectivement lieu de procéder à une analyse de risque avant de se lancer dans l’aventure “, relativise le fab manager de l’UCLouvain.

Crise révélatrice

De la bibliothèque d’objets médicaux PCom3D, constitué par trois étudiants ingénieurs carolos, au groupe de mise en relation des acteurs de la santé Print4health, créé par le fondateur de la start-up wallonne Snugr, beaucoup d’initiatives citoyennes autour de l’impression 3D ont en tout cas essaimé en dehors des fablabs pour aider, à leur modeste échelle, nos hôpitaux. Dans la nébuleuse des task forces gravitant autour du gouvernement fédéral pour lutter contre l’épidémie, personne n’avait pourtant manifestement pensé à se tourner vers cette communauté pour tenter de satisfaire les différents besoins matériels.

” Les directions hospitalières ont dû trouver des solutions pour du matériel relativement standard afin de répondre à un phénomène de pénurie mondiale, remet en contexte Francis de Drée, le président de l’Association belge des hôpitaux (ABH). On connaissait l’impression 3D pour le développement d’un prototype en quelques heures mais on avait le sentiment que l’avantage principal de cette technologie se trouvait dans la customisation, notamment avec des prothèses affinées au dernier carat. ” Une perception qui a changé, même si le représentant des institutions de soins belges note que dans notre pays, les pièces imprimées en 3D par les réseaux citoyens ou universitaires demeurent assez simples, avec ces visières de protection produites par centaines ou ces séries de petits adaptateurs pour des systèmes de ventilation non invasive du patient (VNI).

Peu importe, ” la crise a démontré la capacité de réactivité de l’impression 3D et cette technologie s’est révélée sous un nouveau jour, apportant une réponse précise à des besoins identifiés dans l’urgence, analyse Francis de Drée. Cela élargit la palette de solutions en temps de crise. Mais pas sûr que les circonstances inédites valident durablement ces nouvelles applications. En période plus stable, l’industrie restera plus performante, ne serait-ce que par sa disponibilité “. Et le président de l’ABH de mettre en parallèle cette technologie 3D avec l’imprimante utilisée à domicile pour produire rapidement de petits documents.

Défi juridique

Au-delà de la période de crise, Francis de Drée évoque une ” perte de chance “, la privation d’un gain probable, qui dépendra de la façon d’accompagner cette technologie d’un point de vue juridique. Selon lui, le contexte actuel de l’impression 3D ressemble en effet aux procédures de validation d’urgence des médicaments innovants qui ne sont pas encore homologués. D’ailleurs, les autorités belges ne sont intervenues que récemment pour offrir un cadre légal a minima pour les produits de la fabrication numérique. L’Agence fédérale des médicaments et des produits de santé (AFMPS) n’a publié que le 9 avril dernier une circulaire permettant aux hôpitaux de sous-traiter à des sociétés externes la fabrication de dispositifs médicaux, par l’impression 3D mais aussi par d’autres technologies.

Ce document administratif pose des limites claires aux usages. Limites que certains médecins estiment pratiquement impossibles à respecter. ” Cette circulaire n’est applicable qu’en cas de pénurie avérée, note Régis Lomba. Elle tolère l’aide procurée par les fablabs mais ne pose qu’un cadre finalement extrêmement léger, sans protéger le fabricant qui veut aider. C’est un peu dire ‘vous voulez nous aider, d’accord, mais à vos risques et périls’. ”

Du côté de l’AFMPS, on invoque, à décharge, une ” crise coronavirus ” qui laisse peu le loisir à ses experts de consacrer du temps à autre chose que la recherche permanente de solutions et de soutien aux professionnels de la santé. ” Nous évaluons la conformité et l’efficacité des dispositifs médicaux. L’impression 3D est une technologie de fabrication. Nous ne pouvons pas nous prononcer sur les avantages ou les inconvénients de cette technologie “, assurent les experts fédéraux.

Pour rappel, avant d’être mis sur le marché, un dispositif médical, issu ou non de l’impression 3D, doit se conformer aux exigences de sécurité et de performance d’une série de directives européennes. Cela dit, l’AFMPS fait valoir que ” l’impression 3D dans le domaine des dispositifs médicaux n’est pas nouvelle. Actuellement, de nombreuses entreprises, même belges, sont déjà actives dans les différentes parties de la chaîne d’impression 3D des dispositifs médicaux. ”

Innovation rapide

La complémentarité de l’impression 3D comme technologie de production est en effet prouvée depuis des décennies, comme l’atteste l’entreprise Materialise, référence belge de l’industrie depuis 1990, qui dispose du plus grand parc d’imprimantes 3D en Europe. Optimisation du design fonctionnel, délai plus court de mise sur le marché, personnalisation des produits, la technologie est de plus en plus employée dans des secteurs comme l’automobile, l’aéronautique… et le médical. ” Mais il est certain qu’avec la crise actuelle, l’impression 3D joue un rôle essentiel dans la lutte contre la pandémie en facilitant le développement de solutions innovantes et en les rendant disponibles rapidement à l’échelle mondiale “, souligne Brigitte de Vet, directrice générale de Materialise Medical.

Elle en veut pour exemple l’ouvre-porte imprimé qui permet d’utiliser les poignées avec l’avant-bras pour diminuer le contact direct connu pour propager le virus. Le passage de l’idée au produit finalisé a pris moins de 24 heures. Quelques heures plus tard, son modèle en ligne était déjà employé de la Chine aux Etats-Unis. Au moment d’écrire ces lignes, le fichier de conception a déjà été téléchargé plus de 60.000 fois.

” La prévention, c’est l’un des trois domaines du secteur médical que l’impression 3D peut aider. Le second est la protection. Des entreprises comme Materialise ont développé des équipements de protection. Ceci étant, les tentatives d’impression des masques FFP2 n’ont pas encore été concluantes car elles n’offraient pas la protection suffisante aux soignants. Donner une fausse impression de sécurité est la dernière chose que nous souhaitons durant cette crise “, poursuit Brigitte de Vet.

L’impression 3D peut aussi intervenir dans le champ du traitement même de la maladie. Et elle n’y offrirait désormais plus seulement une alternative à la production de pièces manquantes mais permettrait de nouvelles applications significatives. Materialis met par exemple en avant son masque à oxygène imprimé. L’invention permet de convertir un équipement médical standard en appareillage d’assistance respiratoire et ce, afin de libérer les ventilateurs mécaniques en nombre limité dans les hôpitaux.

Démocratisation

L’impression 3D a toujours été décrite comme une ” révolution lente ” qui a le potentiel de changer fondamentalement les processus de fabrication industrielle et désormais de sauver des vies. ” Mais on estimait jusqu’ici qu’elle aurait lieu lentement, de façon incrémentale. Aujourd’hui, avec ce momentum, nous croyons que le rythme de cette révolution va s’accélérer “, pressent la directrice générale de Materialise Medical.

L’épidémie de Covid-19 a en effet vraisemblablement renforcé la position de cette technologie aussi appelée fabrication additive. Elle est devenue en quelques semaines un soutien vital pour les chaînes d’approvisionnement industrielles affaiblies par les arrêts de production et les transports limités.

” Son principal avantage en matière d’équipement médical, par exemple les aides respiratoires ou les valves, réside dans la configuration spécifique de la chaîne d’approvisionnement : les pièces peuvent être produites en petites ou moyennes quantités à l’endroit où elles sont nécessaires, ce qui permet de réduire les délais “, expliquent Peter Vermeire et Johan Van der Straeten, respectivement partner et senior manager chez PwC Belgium.

Un avantage que les besoins très spécifiques des produits personnalisés dans l’environnement médical rendent d’autant plus pertinent. Cette technologie permet, de surcroît, de réduire le coût de fabrication en série, en recourant notamment, en fonction des propriétés requises, à différentes techniques d’impression et différents matériaux. ” Ces dernières années, des systèmes de fabrication d’additifs métalliques à moindre coût ont fait leur apparition sur le marché, ce qui entraîne une augmentation substantielle de leur utilisation “, épinglent ainsi les experts de PwC.

Certes, dans un secteur aussi critique que les soins de santé où une erreur mineure risque d’avoir de graves conséquences, les fournisseurs doivent s’imposer les standards de qualité et de sécurité les plus élevés. Mais à situation exceptionnelle, mesures exceptionnelles. ” Nous devons être ouverts pour évaluer si, en cas d’urgence, il est souhaitable de fournir une solution qui n’aura peut-être pas la même durée de vie que la conception originale. Si elle remplit sa fonction de manière garantie pendant une période plus courte, pourquoi ne pas l’utiliser comme solution intermédiaire ? “, s’interroge PwC.

Effet d’emballement

Dans le même esprit, cette urgence sanitaire pourrait également élargir durablement l’adoption par le grand-public de cette technologie. ” Nous avons pu constater la créativité de la communauté de l’impression 3D, son power to make. A l’avenir, plus de gens pourront fabriquer plus de choses. Il existe plusieurs applications de l’impression 3D qui n’attendent qu’à être explorées “, attestent Peter Vermeire et Johan Van der Straeten.

” Plus pourrait encore être fait “, embraie Filip Geerts, directeur général de Cecimo, l’association européenne des industries des machines-outils et des technologies de fabrication associées. En mars, ce dernier a lancé un call for action auquel plus de 200 entreprises ont répondu en vue de coordonner autant que possible l’impression d’équipements ou de composants médicaux. Reste maintenant à savoir si l’industrie de la fabrication additive a les épaules assez larges pour supporter les volumes requis par les institutions de soins. ” Je crois que le secteur de l’impression 3D est prêt. Des technologies comme la stéréolithographie et la fusion sélective par laser peuvent produire plusieurs pièces dans un délai relativement court “, indique Filip Geerts.

D’autres secteurs pourraient alors reconsidérer le recours aux imprimantes 3D, attirant l’attention sur de nouvelles applications et, en conséquence, amenant sur le marché de nouveaux utilisateurs, voire des ressources supplémentaires.

” Cette crise a changé la perception de l’industrie, offrant une perspective beaucoup plus réaliste de cette technologie. Les soins de santé étaient déjà l’un des secteurs les plus avancés en termes d’applications de l’impression 3D, mais nous découvrons maintenant qu’il est possible d’étendre encore ses fonctions et de couvrir des aspects plus critiques de ce secteur “, s’enthousiasme le directeur général de Cecimo.