L’intégration de la fabrication additive dans le handisport par BioRun
septembre 14, 2023
Depuis 2021, l’association BioRun composée de 5 étudiants en école d’ingénieurs à l’ENSMAC – Bordeaux INP (filière Matériaux Composites et Mécanique) a pour projet de développer une prothèse sportive destinée aux sportifs amateurs.
L’objectif du projet BioRun est de concevoir et fabriquer une prothèse sportive en maximisant les matériaux biosourcés et/ou recyclables, adaptable à une personne amputée tibiale et la plus économique possible.
C’est pour cela que BioRun a choisi les matériaux biosourcés et biodégradables Nanovia, le PLA Lin et l’Istroflex.
Le PLA Lin, est un composite de fibres de lin issues du nord de la France avec un polymère créé à base d’amidon de maïs. L’Istroflex est un polymère biodégradable selon la norme EN 13432 et flexible, renforcé de poudre de coquilles d’huitres issues du Morbihan.
Interview
Afin de détailler l’activité de ce projet, nous avons discuté avec Maxime Trochon, Président de l’Association BioRun.
Qui sont les membres de BioRun, et quelles sont vos fonctions ?
Etant donné qu’un des objectifs du projet est de rendre notre prothèse accessible à une personne amputée tibiale, nous avons lancé un appel à candidature. Cela nous a permis de trouver un sportif bordelais répondant à notre cahier des charges et de l’intégrer au projet. C’est ainsi que Guillaume Ducrocq, sportif de haut niveau amputé tibial, est devenu adhérent de l’association.
Comment s’est créé le projet BioRun ?
Dans le cadre de notre formation d’ingénieur, nous avons un temps consacré pour un « Projet Innovation ». Nous avions carte blanche pour choisir la thématique et la durée du projet était de deux ans au total, ce qui nous poussait jusqu’en 2023.
Étant donné que l’ensemble de l’équipe était motivé par le domaine sportif et qu’en 2024 se déroulent les Jeux Olympiques mais aussi les Jeux Paralympiques, l’idée nous est venue de développer une prothèse sportive tibiale.
De plus, suite à une étude de l’existant, nous avons pris conscience que la fabrication d’une prothèse se fait exclusivement avec du carbone et de la résine époxy qui sont des matières ayant un impact néfaste sur l’environnement durant leur cycle de vie (non-recyclable). L’enjeu est donc double, avec une dimension sociale et environnementale puisque nous souhaitons maximiser les matériaux biosourcés et/ou recyclables pour concevoir la prothèse.
Enfin, ce projet est une réelle révolution pour démocratiser la pratique sportive amateur à destination de personnes amputées tibiales.
Actuellement, comment une personne handicapée peut se procurer une lame de course ?
Nous avons fait une enquête de terrain auprès de personnes, athlètes amputés et autres organismes liés au sport adapté afin de mieux cerner le besoin auquel répondre. Celle-ci nous a permis d’apprendre que l’accès à une prothèse de course est très compliqué.
En effet, une fois la majorité acquise, ces prothèses ne sont plus remboursées par la sécurité sociale. Avec un prix oscillant entre 10 000 € et 20 000 €, il devient donc assez complexe d’en obtenir une.
Les seuls autres moyens étant d’être un athlète sponsorisé ou bien que l’accident ayant amené à l’amputation soit causé par un tiers (auquel cas, ce sera pris en charge par l’assurance).
Enfin, il n’existe pas de solution pour les sportifs amateurs qui soit réellement abordable et c’est là tout l’enjeu du projet.
Quels sont les différents éléments d’une lame traditionnelle de course dans le handisport ?
Une prothèse sportive tibiale actuelle est composée de trois éléments principaux.
- Tout d’abord, une interface entre le sportif et la prothèse appelé manchon. Il permet de protéger le membre résiduel et assurer un certain confort.
- A cela s’ajoute l’emboîture correspond à la pièce rigide où le membre s’insère et assure la transmission de mouvement.
- La lame, quant à elle, emmagasine et restitue l’énergie nécessaire à la foulée du sportif en se déformant. La semelle joue le rôle d’interface qui prévient l’usure de la lame, contribue à l’amorti et à la stabilisation ainsi qu’à l‘ancrage au sol.
Comment BioRun a rendu la lame plus confortable pour l’usager ?
Pour la lame, nous avons établi un comparatif des matériaux remplissant notre cahier des charges et étudié la mise en œuvre.
Nous avons échangé avec l’entreprise Terre de Lin (Normandie) et avons pu bénéficier de leur expertise dans le choix des matériaux composites. Pour la lame, nous avons donc décidé d’associer de la fibre de lin (propriété d’absorption des vibrations, ressource française) et de carbone (raideur et haute propriété mécaniques).
Le souhait était d’utiliser une résine thermoplastique, plus respectueuse de l’environnement comparé aux thermodurcissables traditionnellement utilisés. Cependant, cela n’est pas encore possible à ce jour en termes de mise en œuvre et de résistance mécanique. Nous avons donc opté pour une mise en œuvre par tissus pré imprégnés en résine époxy.
A l’issue du projet, nous avons décidé de ne pas envoyer de lames à certifier car notre lame nécessite encore de la recherche et du développement afin de s’assurer qu’elle passe les normes avec succès.
Quels sont les avantages de la fabrication additive pour l’emboiture?
L’autre valeur ajoutée de notre projet et son axe de différenciation par rapport à la concurrence est qu’il intègre une démarche éco-responsable en employant des matériaux biosourcés et/ou recyclables et locaux.
Par exemple, pour la fabrication de l’emboîture, deux objectifs étaient visés.
Le premier est la possibilité de la rendre facilement adaptable et peu coûteuse pour une personne amputée tibiale. Pour cela, nous souhaitions remplacer la technique traditionnelle du moulage en plâtre, par l’utilisation d’un scan 3D. Celui-ci nous a permis de gagner un temps considérable au niveau des prises de mesure et a nécessité peu de retouches sur ordinateur.
Ensuite, cela a permis avec le fichier 3D, d’utiliser une imprimante 3D pour obtenir notre emboîture sur-mesure. Imprimer cette emboîture en polymère rigide biosourcé (PLA : amidon de maïs) et renforcé par de la fibre de lin rentrait parfaitement dans notre démarche écologique et économique.
Pourquoi avoir choisi le Nanovia Istroflex pour la semelle ?
L’istroflex possède les qualités d’amorti et d’adhérence recherchées pour notre semelle. Contrairement à d’autres flexibles, les résidus d’usure sont biodégradables.
C’est pour ces pièces que BioRun a fait un partenariat avec Third, spécialiste dans la fabrication additive industrielle pour imprimer ses pièces.
Quelle est la prochaine étape pour BioRun ?
Les 5 membres fondateurs ayant obtenu leur diplôme d’ingénieur en 2023, nos chemins se séparent pour de nouvelles aventures.
Nous souhaitons désormais transmettre le projet à une équipe, un organisme ou une entreprise qui soit intéressé(e) par le domaine du sport et du handicap, et qui soit motivé(e) à reprendre et à poursuivre le projet BioRun.
Pour en apprendre plus sur Biorun, vous pouvez les retrouver sur Linkedin et Instagram.
Pour en savoir plus sur les matériaux Nanovia
Crédit image : Biorun
Tags : istroflex, PLA Lin
