23/06/2025

PEEK, PEI, LSR et autres options de matières pour le prototypage médical

Par Protolabs

Le développement de pièces pour les dispositifs médicaux est un processus très important, et le choix des matières est la décision la plus importante au début du projet. Cinq matières sont en compétition : le PEEK, le PEI (Ultem) et le PPSU ; les polycarbonates ; le caoutchouc silicone liquide (LSR) de qualité médicale ; le titane imprimé en 3D et le WaterShed XC 11122, similaire à l'ABS. Les exigences spécifiques de la pièce ou de l'appareil en cours de développement aideront à déterminer quel est le meilleur choix de matière.

Surmoulage de dispositifs médicaux
Les LSR de qualité médicale peuvent être utilisés pour le composant complet ou en surmoulage, comme sur ce dispositif de prélèvement sanguin fabriqué en polypropylène avec un surmoulage en élastomère thermoplastique.

Comparaison des processus de fabrication

Dans un secteur où la rapidité de mise sur le marché est essentielle, le moulage par injection à rotation rapide est une excellente option. Il permet de produire rapidement des pièces en plastique, en métal et en caoutchouc de silicone liquide, selon une méthode qui fournit des pièces reproductibles, fiables et cohérentes. L'inconvénient de cette méthode réside dans le coût initial de l'outillage et le risque de devoir modifier la conception après avoir investi dans un moule. Ce risque peut être atténué en utilisant un outillage en aluminium à faible coût au lieu d'un moule en acier plus onéreux. Les pièces moulées peuvent également présenter des défauts tels que des bavures, des lignes de séparation, des marques d'emboîtement et des marques de goupilles d'éjection.

Pour les géométries complexes impossibles à réaliser par moulage par injection, l'impression 3D de qualité industrielle est une option viable. L'impression 3D permet d'évaluer rapidement les conceptions à un faible coût. Le prix de la pièce est plus élevé que celui du moulage par injection, mais sans le coût initial de l'outillage, il est facile d'apporter des modifications à la conception. Le plus grand avantage de l'impression 3D est la précision des tests de forme et d'ajustement. Les développeurs de dispositifs médicaux utilisent souvent ce processus pendant le prototypage pour identifier les défauts de conception et apporter des modifications avant de passer aux pièces usinées ou moulées de deuxième génération.

L'usinage CNC joue un rôle important dans les premières étapes et la fin de vie des dispositifs médicaux, car il permet de fournir des produits rapidement et à un coût relativement faible, sans les coûts d'outillage du moulage ou le prix élevé des pièces de l'impression 3D. Le choix du procédé aidera à orienter le choix du matériau, car certains matériaux ne sont disponibles que dans des procédés spécifiques.

Matière Moulage par injection Usinage CNC Impression 3D
PEEK, PEI, PPSU X X  
Polycarbonate X X  
Caoutchouc de silicone liquide X    
Titane   X X
WaterShed de type ABS     X

Choix du type de matière

Le type de matière est également un élément important à prendre en compte. Le type de matière requis pour le projet guidera le choix, car le métal et le plastique ont des propriétés différentes. Lors du choix du matière il est important de garder à l'esprit la disponibilité régulière. Le choix d'une matière qui sera abandonnée ou difficile à obtenir pendant le cycle de vie du produit nécessitera de refaire les tests et de repasser par le processus d'essai et de certification FDA avec une nouvelle matière.

Matière Plastique Métal
PEEK, PEI, PPSU X  
Polycarbonate X  
Caoutchouc de silicone liquide X  
Titane   X
WaterShed de type ABS X  


Avantages et inconvénients

La comparaison la plus importante en matière de matières médicales consiste à prendre en compte les avantages et les inconvénients de chaque matière. Pour les conceptions où la résistance aux températures élevées est essentielle, le PEEK/PEI/PPSU, le LSR et le titane sont tous de bonnes options. Le PEEK/PEI/PPSU offre également une résistance au fluage et convient bien aux applications nécessitant une stérilisation. Le LSR offre une résistance électrique et chimique, une biocompatibilité et est la seule matière de notre liste à pouvoir entrer en contact avec la peau. Si la légèreté et la résistance à la corrosion sont essentielles, le titane sera la meilleure option pour le projet.

Les polycarbonates tels que le Makrolon offrent une bonne clarté ainsi qu'une bonne résistance aux chocs et une bonne durabilité. Si vous avez choisi l'impression 3D comme processus idéal pour votre application, le WaterShed XC 11122 est une bonne option lorsque la clarté est requise, comme dans la microfluidique, et il est également résistant à l'eau et à l'humidité.

Matière Résistance à la température Bonne clarté Légèreté Adapté au contact avec la peau
PEEK, PEI, PPSU X      
Polycarbonate   X    
Caoutchouc de silicone liquide X     X
Titane  X   X  
WaterShed de type ABS   X