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La simulation, un incontournable du secteur médical

Dans le secteur médical, la simulation numérique est de nos jours un outil indispensable et stratégique pour le développement de dispositifs médicaux : elle garantie la précision, la qualité et la sécurité des pièces et apporte ainsi une forte valeur ajoutée aux pièces finales.

Nos solutions logicielles permettent aux acteurs du médical de réaliser des simulations de procédés et de produits en conditions d’utilisation pour les prothèses orthopédiques, implants chirurgicaux, matériel médical et pour certaines applications biomédicales.

 

Enjeux principaux

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Concevoir des pièces « first-time-right »

Simulez pour réduire le nombre de prototypes ou de tests réels à la fois coûteux et fastidieux. Vous pouvez ainsi réduire vos coûts matière et énergie.

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Valider la tenue en service de vos pièces

Testez différents designs, puis vérifiez la résistance et le comportement de vos pièces en condition d’utilisation.

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Garantir la conformité à la commande et au cahier des charges

Produisez des composants de haute qualité pour garantir à vos clients la fiabilité et la sécurité de vos dispositifs médicaux.

Nous répondons à vos défis

 

Pour les composants forgés

La simulation est particulièrement adaptée pour modéliser le forgeage de haute précision (near-net) pour la conception d’implants orthopédiques (hanches, genoux, épaules, chevilles, implants dentaires, etc.) et de systèmes d'instrumentation ancillaires garantissant des propriétés physiques et mécaniques de haut niveau.

Vous pouvez ainsi disposer d’un outil prédictif qui détectera tous les défauts majeurs de votre gamme de forgeage selon différents types de procédés : matriçage, estampage, usinage, traitement thermique…

Forgeage d’une tige fémorale avec prédiction de formation de repli avec FORGE®

Forgeage d’une tige fémorale avec prédiction de formation de repli, simulé avec FORGE®

 

Identifier les défauts

  • Pour l’estampage des pièces métalliques, la simulation permet de détecter tous les défauts majeurs.
  • L’utilisateur peut directement localiser les zones de sous remplissage et analyser aisément l’origine des replis.

 

La simulation peut aussi être utilisée pour le biomédical et permet d’anticiper les contraintes mécaniques lors de distractions osseuses.

 

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FORGE® est un logiciel de simulation dédié aux procédés de forgeage à chaud, à mi-chaud et à froid.

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COLDFORM® est un logiciel de simulation dédié aux procédés de frappe à froid, et particulièrement adapté pour la fabrication de pièces de fixation.

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SIMHEAT® est une solution logicielle pour simuler les procédés de traitement thermique des alliages métalliques y compris l'acier au carbone et l'aluminium).

Pour les composants moulés

Dans la fonderie de précision, la simulation est un outil permettant d’améliorer les performances de vos dispositifs médicaux (prothèses et implants orthopédiques).

Plus particulièrement, simuler un procédé de fonderie à la cire perdue permet d’optimiser les systèmes de coulée et le masselotage. Et en tenant compte de l’auto-rayonnement, vous obtiendrez des résultats plus précis.

Fonderie de précision à la cire perdue pour des prothèses de genou
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Maîtriser la qualité des pièces de fonderie

  • Pour les implants réalisés par fonderie à la cire perdue, contrôlez l’évolution de la solidification des pièces moulées et évitez tout risque de retassures ou de porosités.
  • Simulez toute la grappe de coulée avec précision grâce à la prise en compte des effets d’auto-rayonnement.

 

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THERCAST® est logiciel dédié à la simulation de procédés de coulée continue, coulée de lingots et procédés de fonderie.

Pour améliorer la tenue en service

En réalisant des études de tenu en service des dispositifs médicaux (implants, prothèses...) , la simulation numérique permet améliorer également la tenue en service de vos DM (stents) en simulant leur comportement en condition d’utilisation.


Etude du comportement dynamique d’un stent auto-extensible selon le cycle de pression artérielle (Simulation avec FORGE®)

Etude du comportement dynamique d’un stent auto-extensible selon le cycle de pression artérielle (Simulation avec FORGE®)

 

Valider la tenue en service

  • En phase amont de vos projets, tester les différents designs et vérifier le comportement de vos pièces en condition d’usage intensive.
  • Des réponses fiables aussi bien pour la résistance des pièces en service que pour la prédiction d’évolutions métallurgiques.
 
 

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Le logiciel FORGE® permet l'étude du comportement dynamique d’un stent auto-extensible selon le cycle de pression artérielle.

Pour valider vos études biomécaniques

La modélisation numérique peut considérablement contribuer à l'innovation dans le secteur médical car elle peut servir différents types d'applications biomédicales.

Un exemple est la Distraction OsteoGenesis (DOG). Il s’agit d’une opération chirurgicale qui était principalement utilisée dans le domaine de l'orthopédie pour reconstruire un squelette déformé ou pour allonger les os du corps, notamment les membres inférieurs.

Cette technique peut être utilisée pour la chirurgie maxillo-faciale. L’avantage de la DOG c'est de pouvoir augmenter simultanément la longueur osseuse et le volume des tissus mous environnants.

État d’origine de la mâchoire avec 2 incisives à traiter

État d’origine de la mâchoire avec 2 incisives à traiter


Ces études ont été effectuées pour le Dr. Charles Savoldelli, (Chirurgien maxillo-facial à Nice) avec une version recherche de FORGE® par le CEMEF. L’étude a permis de prendre en compte les interactions entre les os, la couche cartilagineuse et les tissus mous.

Mise en place du modèle éléments finis (source Yannick Tillier, CEMEF)

Mise en place du modèle éléments finis (source Yannick Tillier, CEMEF)


Étudier les interactions entre les os, la couche cartilagineuse et les tissus mous

Caractérisation des matériels biologiques

  • Matériaux complexes (hétérogènes, anisotropes ...)
  • Matériaux sensibles à l’environnement
  • Utilisation d’équipements de caractérisations spécifiques
  • Utilisation d’analyse inverse pour l’identification des paramètres

 Modélisation numérique

  • Implémentation d’un solveur hyper-élastique
  • Gestion des géométries complexes
  • Aide à la conception de dispositifs médicaux (implants mammaires, valves cardiaques, implants cochléaires)
  • Développement de la chirurgie assistée (gynécologie, ophtalmologie, maxillo-faciale)

 Nature des résultats

  • Distribution des contraintes dans les disques articulaires selon l’ouverture buccale
  • Prise en compte de l’asymétrie du patient
  • Impact des conditions mécaniques et des conditions de frottement appliquées entre les os et/ou les tissus

 

Mise en évidence du calcul multi-corps déformables

Mise en évidence du calcul multi-corps déformables

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La version recherche de FORGE® vous permet d'effectuer des analyses diverses pour valider vos études biomécaniques.

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Témoignage Marle

Challenge

Développer des prothèses à géométries complexes et détecter les défauts.

Solution

Intégrer la simulation dans le cycle de développement du produit.

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Témoignage

« La simulation s’intègre parfaitement dans le cycle de développement de nos produits. Ceci représente in fine un gain précieux pour prévenir toute modification de gamme qui interviendrait une fois la pièce mise en production. »

Samuel  Frenette, Responsable industrialisation Marle, France