Projets:Emboiture Myoélectrique

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Description du projet

L'objectif de cette étude est de proposer une méthode de fabrication permettant de réaliser des emboitures de prothèses adaptées à la morphologie de la personne en situation de handicap. L'emboiture que nous étudions ici comporte des composants électroniques: une batterie et une main robotisée.

Cahier des charges

L'emboiture joue un rôle très important dans la création d'une prothèse. Elle fait le lien entre le moignon du patient et l'appareil prothétique. Par conséquent, il est nécessaire d'avoir à la fois une expertise technique et médicale pour sa fabrication et d'assurer le confort lors de l'utilisation.

Aspect Technique

  • Ouverture pour le passage des ergots du manchon siliconé
  • Intégration d'une batterie de 7V et une main robotisée.

Aspect Médical

  • L'emboiture devra être confortable pour l'utilisateur
  • Une attention sur la pronosupination (rotation) du poignet dans l’emboiture

Analyse de l'existant

Prothèse myoélectrique.jpg

Dans notre étude, Nicolas HUCHET dispose d'une prothèse myoélectrique. Elle est composée de trois parties :

  • Un manchon siliconé (A) qui assure l'adhésion et le confort du moignon et de l'emboiture.
  • Un fût souple (B) permettant de diminuer la sudation et d'épouser correctement la forme du moignon. Il dispose également d'électrodes.
  • Un fût rigide (C) qui viendra accueillir une batterie et une main électronique.

Équipe

Nicolas HUCHET : Porteur du projet.

Erwan CALVIER : Orthoprothésiste du cabinet OPR Orthèse Prothèse Rééducation.

Gaëtan PARISOT : Concepteur 3D (étudiant master 1 mécanique Rennes 1)

Outils nécessaires

Scanner 3D

ISense.jpg

En collaboration avec Erwan CALVIER, nous avons utilisé le "iSense" pour numériser la morphologie du moignon de Nicolas. À partir du scan 3D, nous pouvons modéliser notre emboiture.

Logiciels de modélisation 3D

Prosthetic Design 2.jpg

Pour la partie modélisation 3D, nous avons utilisé deux logiciels de la marque Autodesk : Fusion 360 et Meshmixer.

Nous avons eu accès à la documentation du Fablab de Berlin (partie "CUSTOM DIY LIMBS") sur la fabrication de prothèses par impression 3D ainsi qu'à une formation de modélisation 3D sur Autodesk Fusion 360 - "Product Design: Prosthetic Design".

Imprimantes 3D

Imprimante 3D.jpg

Afin de réaliser des prototypes d'emboiture, nous avons été amenés à utiliser les imprimantes 3D présentes dans l'atelier de fabrication. Selon le type de matériau et la dimension de la pièce que nous souhaitons imprimer, nous avons utilisé les machines suivantes :

Méthodologie

Nous avons mis en place un protocole pour la fabrication de la prothèse. Il est constitué de six étapes :

  • Le cahier des charges est réalisé avec le patient et l'orthoprothésiste afin de connaître les contraintes techniques et médicales pour la conception de l'emboiture.
  • À l'aide d'un scanner 3D, nous numérisons le moignon du patient afin d'obtenir les dimensions nécessaires à la fabrication de l'emboiture. Avant d'importer le scan 3D dans un logiciel de modélisation, un "nettoyage" du fichier 3D est primordial (isoler le moignon de son environnement, lisser le modèle 3D, réparation, etc.).
  • À partir du scan 3D, une modélisation de l'emboiture est effectuée avec les fonctionnalités spécifiées par le futur utilisateur.
  • Avant l'impression 3D, il est nécessaire de paramétrer le Slicer suivant le matériau que l'on utilise et l'orientation de la pièce à imprimer. Après ces opérations, le Slicer convertira notre fichier STL en format "g.code" afin de donner les instructions à l'imprimante 3D.
  • En fin d'impression, un post-traitement est réalisé afin d'enlever les supports, poncer la pièce et effectuer des ajustements pour permettre la jonction entre le moignon et l'emboiture.
  • Pour finir, l'utilisation expérimentera au quotidien son emboiture afin de faire un retour d'expérience.

Expérimentations

Numérisation 3D & Nettoyage 3D

Numérisation

Fichiers STL

Nettoyage 3D

Modélisation 3D

Scan 3D & Photos

Fût rigide

Mise en place de la batterie

Modélisation du poignet

Impression 3D

Après avoir importé notre emboiture 3D, nous avons paramétré l'imprimante 3D à l'aide d'un logiciel de tranchage (CURA). Ce logiciel permet de convertir le modèle 3D en "coordonnées machines" sous forme de "g-code" et de calibrer l'imprimante suivant différentes variables : température de fusion, vitesse d'impression, taux de remplissage etc.

Dans le cadre de ce projet, nous avons été amenés à utiliser les matériaux suivants :

  • PLA → Température de fusion : 210°C / Plateau chauffant : 60°C / Vitesse d'impression : 60mm/s
  • Fibre de carbone → Température de fusion : 255°C / Plateau chauffant : 70°C / Vitesse d'impression : 45mm/s

Réalisations

Emboiture myo V1

Difficultés rencontrées lors du projet

Coût du projet

Fichiers ressources

Fichiers du projet (en zip) :

Documentations sur le stage de Gaëtan PARISOT, étudiant en master 1 mécanique à l'université de Rennes 1 : rapport de stage, diaporama soutenance et poster.

Fiche technique : Emboiture simple sans poignet

Vidéos (30s) sur le projet emboiture : nettoyage scan 3D et modélisation 3D.

Bibliographie

  • Cabinet Orthèse Prothèse Rééducation (OPR) : Site web
  • Documentations sur la fabrication de prothèse par impression 3D du Fablab de Berlin (Partie "Custom DIY Limbs") : Site web
  • Veille technologie des imprimantes 3D et scanners 3D : Aniwaa et 3Dnatives