Haply Robotics : Prototypage rapide avec le Fuse 1 | FormLabs
Dans cet article, nous découvrons comment Haply Robotics a utilisé diverses technologies d'impression 3D et pourquoi elle a acheté un Fuse 1.
En intégrant l'informatique et l'ingénierie, la robotique est très prometteuse pour l'industrie des soins de santé. Qu'il s'agisse de désinfecter les chambres des patients ou d'opérer en tant qu'assistants de laboratoire, les robots peuvent s'adapter à un large éventail d'applications dans le domaine des soins de santé. Lorsqu'il s'agit de procédures médicales à fort enjeu, comme la chirurgie, la précision est essentielle. En Amérique du Nord, les erreurs médicales sont responsables de plus de 400 000 décès chaque année, ce qui en fait la troisième source de mortalité non naturelle, derrière le cancer et les maladies cardiaques. Comment la robotique peut-elle aider ?
À Haply Roboticsune entreprise montréalaise fondée en 2018, les robots aident les chirurgiens à peaufiner les procédures chirurgicales. Haply Robotics construit la prochaine génération de consoles de simulation physique pour permettre à plus de deux millions de chirurgiens dans le monde de perfectionner plus de 260 procédures chirurgicales à l'aide de technologies de pointe en matière de réalité virtuelle et augmentée. Surnommée la "PlayStation des chirurgiens", la console à retour de force inverse de Haply permet aux chirurgiens de simuler des opérations avant de les réaliser, dans le but de réduire les risques pour les patients et d'améliorer les temps d'intervention.
Haply Robotics a adopté l'impression 3D en interne pour le prototypage rapide, en déployant l'impression 3D FDM, SLA et SLS sur l'ensemble de ses projets. Dans cet article, nous verrons comment Haply Robotics a utilisé diverses technologies d'impression 3D et pourquoi elle a acheté une Fuse 1.
Début de la collaboration avec le développement de ventilateurs pour COVID-19
Felix Desourdy, responsable de l'ingénierie mécanique chez Haply Robotics, a déclaré avoir rencontré Colin Gallacher et Steve Ding cofondateurs de Haply Robotics, en 2018. "Nous nous sommes rencontrés au Conseil national de recherches du Canada où nous travaillions dans une équipe qui faisait du développement haptique pour la simulation de chirurgie médicale. Nous étions tous fans de la nouvelle ère qui permet de concevoir quelque chose et d'itérer rapidement dessus et de pouvoir simplement faire prototype après prototype pour générer l'idée parfaite de ce que nous voulons faire."
En 2020, l'équipe a vu une importante collaboration avec le gouvernement du Canada mise en suspens et a décidé de mettre à profit ses compétences en conception et en robotique en participant au CODE LiFE Ventilator Challenge - un appel aux entreprises de dispositifs pour concevoir un ventilateur peu coûteux, simple, facile à utiliser et facile à construire qui pourrait servir aux patients souffrant de COVID-19.
Plus de 2 600 inscriptions ont été reçues, représentant plus de 1 000 équipes de 94 pays. Le modèle Haply a été sélectionnée comme la meilleure d'entre elles sur la base de la simplicité de conception et de fonctionnement, ainsi que du coût de production et de la facilité de formation.
"Notre expérience dans le cadre du défi Ventilateur CODE LiFE a été incroyablement stimulante, mais c'est l'une des expériences les plus gratifiantes que nous ayons vécues en tant qu'équipe. Nous avons été motivés par les disparités entre les pays développés et les pays en développement en matière d'accès aux technologies médicales essentielles, telles que les ventilateurs, qui ont été mises en évidence par le COVID-19. Nous sommes incroyablement reconnaissants au comité organisateur et plus particulièrement au professeur Reza Farivar, à la Fondation de l'Hôpital général de Montréal, à l'IR-CUSM et à la Faculté d'ingénierie de McGill d'avoir mis sur pied une initiative aussi significative", a déclaré Colin Gallacher, cofondateur de Haply Robotics.
Haply a fait appel à l'impression 3D pour l'aider à développer le ventilateur, en utilisant la Form 3 et la Tough Resin pour créer les pièces internes de la machine. L'impression 3D en interne a permis à l'équipe de créer des pièces à usage final pour l'intérieur du ventilateur, ce qui a rapidement permis de concevoir un modèle capable de remporter le concours et de rendre les appareils de ventilation plus accessibles pendant la pandémie.
L'intérieur imprimé en 3D du ventilateur Haply.
"La résine Tough Resin était idéale pour ce projet, car elle peut être scellée. Nous pouvions percer la résine, insérer des raccords et il n'y avait pas de fuite. Elle est très similaire à l'ABS", explique M. Desourdy.
En savoir plus sur le défi du ventilateur
Prototypage rapide de la conception parfaite
Forte des enseignements tirés du développement du ventilateur COVID-19, l'équipe a poursuivi son travail sur son projet principal : le développement haptique pour la simulation de la chirurgie médicale.
Le prototypage rapide C'est la principale raison pour laquelle Haply a investi dans l'impression 3D en interne ; avec des imprimantes de bureau, l'équipe imprime de multiples itérations de pièces complexes jusqu'à ce qu'elle trouve la forme parfaite. M. Desourdy a indiqué deux raisons principales pour lesquelles l'itération est essentielle : l'ergonomie et l'obtention d'une géométrie correcte, en précisant que "nous sommes des adeptes de la nouvelle ère de la conception : générer prototypes après prototypes jusqu'à ce que vous trouviez la forme parfaite. Et tout ce que nous fabriquons est d'une taille idéale pour l'impression 3D".
Haply a procédé à des dizaines d'itérations pour sa console à retour de force inverse
L'équipe a investi à l'origine dans des imprimantes FDMen raison de leur faible coût et de leur vitesse d'impression. Ces machines ont d'abord répondu aux objectifs de l'équipe en matière de prototypage rapide. Cependant, au fil du temps, l'équipe a voulu construire des prototypes plus esthétiques et plus fonctionnels qui nécessitaient une impression de meilleure qualité. Elle a fini par acheter une Form 2, puis une Form 3 pour l'impression haute résolution.
"Nous travaillons souvent avec les mains des gens, en particulier dans le simulateur chirurgical. Il faut être capable d'itérer et d'itérer", explique M. Desourdy. "Nous avons itéré pour obtenir un dispositif plus rigide et comprendre un peu mieux ce qui le rend rigide, sans changer le matériau au départ, et en ayant la géométrie correcte pour ce que vous voulez faire. De mon point de vue, il s'agit d'itérer vers quelque chose qui a une meilleure géométrie et lorsque nous avons terminé, il est facile de changer le matériau pour avoir quelque chose de plus rigide. Mais pour modifier la géométrie, il faut aller un peu plus loin".
Le bras robotique fermé.
Prototypage de pièces à usage final avec la fusée 1
Alors que Haply Robotics continuait à construire des prototypes pour son bras robotique, elle a introduit l'impression 3D SLS en interne avec la Fuse 1. En effet, les pièces en nylon créées sur la Fuse 1 sont plus proches du produit final recherché par l'équipe. Auparavant, ils réalisaient des prototypes en nylon en faisant appel à des sous-traitants, ce qui posait de nombreux problèmes. "Avec la Fuse 1, le prototypage atteint un tout autre niveau. Nous obtenons une pièce en deux jours au lieu de cinq, et je vais avoir quelque chose en nylon qui est plus proche du produit final. Comme l'imprimante est interne, on connaît la tolérance de la machine et du matériau. La précision de l'ensemble est bien meilleure", explique M. Desourdy.
L'équipe a pu imprimer un bouton fonctionnel à l'aide du Fuse 1.
M. Desourdy ajoute que l'externalisation signifie moins de contrôle sur les résultats. "Lorsque vous envoyez un document, vous n'avez pas nécessairement la bonne orientation ou la bonne spécification, et vous ne connaissez pas l'imprimante de l'agence ni la qualité de son entretien, vous ne savez donc pas quel résultat vous obtiendrez", a-t-il déclaré. "Je pense que le fait d'être capable d'itérer si rapidement sur ces choses est la chose la plus précieuse que l'on puisse avoir.
Une autre considération pour les petites entreprises en pleine croissance comme Haply Robotics est l'espace physique souvent restreint de leur bureau en pleine expansion. La plupart des imprimantes 3D SLS traditionnelles prennent beaucoup de place et sont souvent difficiles à installer. La Fuse 1 offre une taille relativement compacte, tout en assurant un haut niveau de production. "La Fuse est très agréable parce qu'elle n'est pas très grande. Elle prend plus de place qu'une imprimante 3D de bureau classique, mais honnêtement, si vous la comparez à une machine industrielle qui se lance dans ce type de production, elle est très petite", a déclaré M. Desourdy. Selon lui, l'équipe a envisagé d'investir dans une imprimante HP SLS, mais la grande taille de la machine a constitué un obstacle. Il ajoute que "lorsqu'on commence à s'intéresser aux machines de qualité industrielle, la Fuse 1 est petite par rapport à ce qui existe déjà".
Jessica Henry, chef de produit chez Haply, a déclaré que l'impression 3D avec la Fuse 1 rationalise et automatise leur processus. Selon Mme Henry, la saisie des détails, aussi subtils soient-ils, est essentielle pour l'impression 3D. "Nous pouvons changer un petit détail et faire en sorte que le bras robotisé fonctionne parfaitement, et nous pouvons modifier même les plus petits détails à chaque impression", a déclaré M. Henry. Avec le Fuse 1, l'équipe peut imprimer plusieurs pièces par cycle d'impression, ce qui permet d'augmenter le nombre de bras robotisés pouvant être produits simultanément. Pour atteindre ce niveau de production, l'équipe aurait dû acheter plusieurs machines FDM sans pour autant satisfaire aux exigences de performance des pièces.
Enfin, un autre avantage majeur de Fuse 1 par rapport à FDM et SLA est l'absence de structures de support sur les pièces.
M. Desourdy a déclaré qu'il l'avait remarqué tout de suite : "Si je conçois pour FDM, je sais que j'ai besoin d'une surface plane pour les supports, ou d'une surface qui sera laide. Même avec une imprimante à résine, l'un des côtés devra accueillir les supports. La Fuse 1 a changé la façon dont je conçois les pièces, car elle imprime sans supports. Quelle que soit l'orientation, les détails sont conservés". Ce changement a même un impact sur le processus de conception, et Desourdy ajoute : "Je me préoccupe moins du processus d'impression 3D et je me concentre davantage sur la conception, ce qui est mon objectif."
Pour donner plus de vie à ses prototypes, l'équipe cherche des solutions pour teindre ou peindre ses pièces post-traitées.
L'enceinte du bras robotique, imprimée en nylon et peinte.
En savoir plus sur Fuse 1
Bien que la Fuse 1 soit actuellement utilisée pour le prototypage, Haply Robotics a l'intention de l'utiliser également pour des pièces à usage final. "D'après ce que j'ai vu, il sera facile de fabriquer des petites séries. Cela va être très intéressant. Une partie est destinée au prototypage. Une autre partie sera destinée à l'utilisation finale", a déclaré M. Desourdy. Et M. Henry d'ajouter : "Le produit ne sera jamais dépassé si l'on peut toujours ajouter ou modifier des pièces sur la machine".
Le Fuse 1 est actuellement déployé par une série de fabricants dans le domaine des soins de santé, y compris des entreprises travaillant sur des dispositifs médicaux. Des entreprises telles que Partial Hand Solutions et Tension Square déploient le Fuse 1 pour créer des solutions prothétiques spécifiques aux patients et des dispositifs de soutien pour les poumons affaissés, apportant pour la première fois l'impression 3D SLS en interne.
"J'ai toujours voulu une imprimante SLS, mais elles étaient inaccessibles à leur prix actuel. La Fuse 1 est parfaite pour les petites entreprises comme Partial Hand Solutions.
