Dans le monde de l’implantologie médicale, la traçabilité et l’identification permanente des composants ne sont pas seulement des exigences réglementaires, mais des éléments fondamentaux pour garantir la sécurité des patients et la qualité des dispositifs. LASIT a développé FlyRobot, un système de marquage laser particulièrement adapté aux exigences du secteur médical grâce à l’intégration d’une robotique avancée, d’un laser de précision et d’un logiciel personnalisé.
Le défi du marquage dans le secteur médical
La production de dispositifs médicaux implantables est confrontée à des défis complexes en matière de marquage. Les composants en titane, en alliages cobalt-chrome ou en PEEK doivent conserver leur intégrité structurelle et leur biocompatibilité, tandis que les réglementations MDR 2017/745 en Europe et UDI de la FDA exigent des marquages permanents qui résistent à des stérilisations répétées. Si l’on ajoute à cela les géométries souvent complexes des implants, avec des surfaces incurvées ou irrégulières, on comprend que les méthodes de marquage traditionnelles se révèlent souvent inadaptées.
Dans ce contexte, LASIT a développé FlyRobot, en s’appuyant sur l’expérience acquise dans le cadre de projets réussis pour des entreprises de premier plan dans les domaines de l’orthopédie et de l’implantologie dentaire.
FlyRobot : une architecture intégrée pour des performances supérieures
FlyRobot n’est pas une simple machine de marquage laser mais un système complet qui transforme radicalement le processus de production. Au cœur du système se trouve un robot anthropomorphe ABB à 6 axes travaillant en parfaite synchronisation avec une tête laser rotative capable de mouvements précis à ±120° avec une résolution de près de 40 000 pas par révolution. Cette configuration permet d’orienter le composant dans n’importe quelle position par rapport au faisceau laser, ce qui permet un marquage sur plusieurs faces sans qu’il soit nécessaire de le repositionner manuellement.
La table de travail intègre un système cartésien XYZ à 3 axes avec de grandes courses (800, 500 et 400 mm), créant un espace de travail où le robot peut se déplacer avec une précision millimétrique. L’ensemble du système est desservi par un magasin multi-colonnes doté de la technologie RFID ISO 15693 qui automatise la manipulation des palettes, garantissant ainsi des heures de travail continues sans intervention humaine.
« La combinaison d’une robotique avancée et d’un laser de précision permet de relever l’un des défis les plus complexes de l’industrie : le marquage sur plusieurs faces de composants à géométrie complexe, tels que les prothèses de hanche ou les composants dentaires« , explique Marco Ievoli, responsable R&D de LASIT. « Avec FlyRobot, un processus qui nécessitait traditionnellement de multiples manipulations et plusieurs postes de travail est réalisé en un seul cycle, avec une précision constante et une traçabilité totale. »
Résultats concrets en implantologie
La mise en œuvre de FlyRobot chez les principaux fabricants d’appareils médicaux a donné des résultats significatifs. Un grand fabricant européen d’implants orthopédiques s’est enregistré :
- Une réduction de 75 % des temps de préparation entre les différents lots
- Une augmentation de 40 % de la productivité par rapport aux systèmes précédents
- Elimination virtuelle des erreurs de marquage grâce à la vérification automatique
- La possibilité de marquer des composants complexes tels que les tiges fémorales et les cupules acétabulaires sur plusieurs faces en un seul cycle.
Lasers picosecondes pour applications médicales
Le choix d’un laser picoseconde est un facteur décisif dans les applications médicales. Les impulsions ultra-courtes d’environ 3 picosecondes interagissent avec la matière d’une manière fondamentalement différente des lasers conventionnels.
Lorsque le laser picoseconde frappe une surface en titane ou en acier inoxydable médical, il crée un marquage noir avec un excellent contraste visuel, mais sans la profondeur de gravure typique des autres technologies. Ce « recuit » de surface maintient intacte la passivation du matériau, un aspect crucial pour les dispositifs implantables qui doivent résister à l’environnement corrosif du corps humain.
Lors d’essais en laboratoire, les marquages réalisés avec FlyRobot ont démontré une résistance supérieure aux essais au brouillard salin selon la norme ISO 9227 (200-400 heures) et aux cycles de passivation citrique et nitrique selon la norme ASTM F86, exigences essentielles pour la certification des dispositifs médicaux implantables. La surface traitée reste lisse au toucher, sans zones rugueuses qui pourraient compromettre l’intégration du dispositif dans les tissus biologiques.
Un autre avantage de la technologie picoseconde est sa rapidité : jusqu’à trois fois plus rapide que les lasers à fibre conventionnels, tout en conservant une excellente qualité de surface. Cette caractéristique, combinée à l’automatisation robotique, permet une productivité impensable avec les technologies précédentes.
Un flux de travail entièrement automatisé
Le fonctionnement quotidien de FlyRobot transforme radicalement les processus de production. L’opérateur commence son travail en chargeant simplement les palettes contenant les composants à marquer dans le magasin à plusieurs colonnes. Chaque palette est automatiquement identifiée par une étiquette RFID, qui indique au système les spécifications d’usinage requises.
À partir de ce moment, FlyRobot fonctionne de manière totalement autonome. Le système prélève une palette dans l’entrepôt et la place dans la station d’objectivation, où un système de vision sophistiqué vérifie la correspondance entre les composants chargés et les spécifications de production. Cette étape préliminaire garantit que chaque composant est marqué correctement, éliminant ainsi les erreurs potentielles à la racine.
Une fois la phase d’inspection terminée, le robot anthropomorphe entre en action et prélève avec précision chaque composant sur la palette. Grâce à sa capacité de mouvement sur 6 axes, il positionne la pièce dans l’orientation optimale par rapport au laser, ce qui permet un marquage sur plusieurs faces sans qu’il soit nécessaire de la repositionner.
Pendant le marquage, la mise au point automatique compense les tolérances dimensionnelles, ce qui garantit des résultats cohérents, même pour des lots différents. À la fin du processus, le système de vision TTL (Through The Lens) vérifie automatiquement la qualité du marquage selon les critères AIM DPM, en la comparant à des paramètres prédéfinis.
Ce cycle est répété pour chaque composant de la palette et pour chaque palette dans l’entrepôt, ce qui permet des heures de production ininterrompue.
Intégration des logiciels : le cerveau du système
Ce qui distingue vraiment FlyRobot des autres systèmes de marquage, c’est sa plate-forme logicielle, développée en interne par LASIT pour répondre aux besoins spécifiques du secteur médical.
Cette plateforme va bien au-delà de la simple gestion du marquage, en intégrant des fonctionnalités avancées pour se connecter aux systèmes de gestion de l’entreprise. La connexion directe avec les environnements ERP et MES permet de récupérer automatiquement les informations relatives aux lots et à la production, et de générer dynamiquement des codes de traçabilité UDI conformes aux réglementations de la FDA et de l’Union européenne.
Le logiciel gère également une base de données complète des paramètres de marquage, ce qui permet d’optimiser les réglages pour chaque combinaison spécifique de matériau et de géométrie. Pour le secteur médical, où la documentation des processus est cruciale, le système enregistre automatiquement tous les paramètres de traitement, créant ainsi une piste d’audit complète conforme aux exigences de la FDA 21 CFR Part 11 pour chaque composant produit.
Diagnostics avancés : garantie d’une qualité constante
L’une des caractéristiques du FlyRobot est son système de diagnostic intégré, qui surveille en permanence tous les paramètres critiques du processus de marquage. Le système comprend
- Une thermopile calibrée qui mesure la puissance effective du laser « sur la pièce », en tenant compte de l’ensemble de la chaîne optique.
- Un système d’analyse tridimensionnelle du faisceau laser qui vérifie la forme gaussienne optimale et le diamètre effectif au point d’incision.
- Un système de vérification de la mise au point qui garantit une précision maximale sur chaque composant.
Ce diagnostic en continu, rarement présent dans les systèmes de marquage traditionnels, garantit des résultats constants dans le temps et permet d’agir préventivement avant que des dérives n’affectent la qualité du marquage, ce qui est particulièrement critique dans le secteur médical.
L’avenir du marquage dans le secteur médical
LASIT continue de développer la plateforme FlyRobot, en mettant l’accent sur l’intelligence artificielle pour la reconnaissance automatique des composants et l’optimisation adaptative des paramètres de marquage. Ces développements permettront également à l’industrie de relever les défis futurs, tels que la miniaturisation croissante des dispositifs et l’introduction de nouveaux biomatériaux.
FlyRobot représente l’évolution naturelle du marquage laser, le transformant d’un simple processus d’identification en un élément stratégique intégré au cœur du système de production médicale, avec des avantages tangibles en termes de qualité, d’efficacité et de conformité réglementaire.