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Production de limes en céramique par «CIM»

| Rédacteur: Jean-René Gonthier

>> Une impulsion très originale provenant de l'Institut des Technologies industrielles, de l'Ecole d'ingénieurs et d'architecte de Fribourg, www.eia-fr.ch et aussi grâce à Monsieur Gabriele Bordoli, étudiant en Master MSE à la hes-so.ch de Fribourg. En effet, la technique de production retenue est l’injection de polymère chargé (CIM - Ceramic Injection Molding) – il fallait encore veiller à ce que le profil de lime choisi permette le remplissage du moule lors de l’injection ainsi que le démoulage. Un défi délicat à relever.

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Dans le groupe «manufacturing et technologie des matériaux» les professeurs Jean-Marc Boéchat, Denis Cuche et Christophe Roulin se sont déjà beaucoup investi au sein du réseauplasturgie. (Image: Ecole d'ingénieurs et d'architectes de Fribourg)
Dans le groupe «manufacturing et technologie des matériaux» les professeurs Jean-Marc Boéchat, Denis Cuche et Christophe Roulin se sont déjà beaucoup investi au sein du réseauplasturgie. (Image: Ecole d'ingénieurs et d'architectes de Fribourg)

Contexte du travail de bachelor: L’objectif principal est de réaliser une lime conçue et développée entièrement en céramique. La finalisation de ce projet comportait plusieurs « défis » tels que la maîtrise des phases d’injection, de déliantage et de frittage qui vont fortement influencer les performances de coupe de la lime. Le système complet du moule prototype a été réalisé dans le laps de temps prévu et il a permis alors de démarrer une importante série de tests d'injection.

Valorisation

Grâce à cette étude, nous avons conçu et réalisé une première lime entièrement en céramique et caractérisée par un profil de coupe défini. La céramique devient un atout majeur dans le domaine médical, car elle présente d’excellentes caractéristiques de biocompatibilité, robustesse, durabilité, en fournissant des produits stériles et performants, même après plusieurs cycles de stérilisation. Ce prototype est capable de limer des os comme les meilleurs aciers trempés. Une demande de brevet a été déposée.

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Résultats

Les premières phases de test ont permis de vérifier et d'atteindre les objectifs principaux d’un moule prototype:

  • Court délai de réalisation.
  • Limitation des coûts.
  • Adéquation à la production de pièces test.

Grâce à ces résultats très positifs, la phase de l’injection des poudres céramiques a pu commencer. Le résultat de l’injection des premières limes, notamment du profil de coupe en céramique, est excellent.

Le cycle d’injection céramique est caractérisé par une bonne stabilité et reproductibilité des pièces injectées. La géométrie globale de la lime est bien définie et caractérisée par l’absence de déformations importantes. Ses dimensions extérieures correspondent aux valeurs prévues. De plus, la denture est caractérisée par des angles qui garantissent de bonnes performances de coupe.

La cheville ouvrière du projet

Ce projet de bachelor lié à la réalisation d'une lime en céramique a pû voir le jour grâce au travail réalisé par Monsieur Gabriele Bordoli. Actuellement il continue son parcours accadémique vers un Master HES. Son premier objectif est de terminer ses études dans le laps de temps prévu soit d'ici à mars 2012. Il nous déclare: «Actuellement je travaille sur aucun projet de recherche, car le premier semestre du Master est consacré entièrement à l’acquisition des connaissances théoriques donc sans aucun projets pratiques». Et de poursuivre «Par contre le deuxième semestre (21.02 - 26.06.2011) et surtout la thèse de Master de la durée de six mois (septembre 2011 - mars 2012) sont consacrés principalement à effectuer des projets d’approfondissement et de recherche. En effet la motivation principale qui m’a donné envie de continuer mes études était cette possibilité de travailler pendant six mois sur un projet de recherche dans un domaine désiré.» C'est donc pour cette dernière raison que Monsieur Bordoli désirerait encore travailler dans le domaine de la plasturgie, notamment dans l’injection CIM / PIM pour le domaine biomédical où des pièces techniques (par exemple en aéronautique). «J’espère pouvoir trouver une collaboration avec un entreprise où avec le réseau plasturgie afin de réaliser ma thèse de Master dans l'un de ces domaines. De plus j’aimerais continuer le développement du prototype de la lime en céramique avec une entreprise où avec l’Ecole d’ingénieurs et architecture de Fribourg».

Voici les avantages principaux des limes en céramiques

  • 100% biocompatible
  • Dureté très élevée (1400 HV)
  • Usure très faible, donc durée de vie très élevée
  • Excellente résistance à la corrosion
  • Résistance aux cycles de stérilisation
  • Excellentes performances de coupe (limage acier trempé 60 HRC)
  • Reproductibilité élevée

La rentabilité des limes dépend essentiellement de la quantité de pièces à produire. Etant donné les caractéristiques de la lime en céramique par rapport à une lime standard, il est difficile de procéder à une comparaison du prix de revient, car ce sont 2 type des produits différents utilisés dans différents domaines d’application. Mais comme toutes les pièces injectées la rentabilité de la pièce est en fonction de la quantité de pièces à produire. <<

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