Choix des matériaux d'impression 3D pour différentes applications médicales
- Woo Mo Sik
- 17 août
- 12 min de lecture
(Mis à jour le 17 août 2026)
Le choix des matériaux et des technologies d'impression est une étape essentielle pour réussir en impression 3D. Ce guide présente les matériaux d'impression 3D les plus utilisés dans le secteur médical , leurs avantages , leurs limites et leurs applications , et propose un cadre pour vous aider à choisir celui qui convient le mieux à votre projet.
Crédit : Tom Claes sur Unsplash
Table des matières
Comment fonctionne l'impression 3D médicale ?
Au cours de la dernière décennie, l'impression 3D a pris une importance croissante dans les activités de soins de santé, tant cliniques que de recherche.
L'impression 3D, également appelée fabrication additive, est un procédé de construction d'objets physiques à partir d'un modèle 3D numérique ou d'un fichier STL. En milieu clinique, elle est largement utilisée pour créer des modèles anatomiques physiques de parties du corps ou d'organes. Ces modèles 3D permettent aux chirurgiens de visualiser, de s'entraîner et de réaliser des interventions de chirurgie reconstructive, tout en gagnant du temps et en améliorant la précision. L'impression 3D médicale offre également une solution économique et plus efficace pour la production d'implants sur mesure (implants spécifiques au patient), de prothèses et d'instruments chirurgicaux, grâce à sa capacité de prototypage.
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5 types courants de technologies d'impression 3D
Modélisation par dépôt de fil fondu (FDM)
Schéma illustrant le processus d'impression 3D FDM. Crédit : Obsessively Geek 3D Printing
Le dépôt de fil fondu (FDM), également appelé fabrication par filament fondu (FFF), est l'une des techniques d'impression 3D les plus répandues grâce à sa simplicité et son faible coût . Les imprimantes 3D FDM fonctionnent en faisant fondre des filaments thermoplastiques (comme l'ABS et le PLA, ou encore le PMMA et le PEEK, plus couramment utilisés pour les implants) à travers une buse chauffée, puis en les déposant couche par couche jusqu'à l'obtention de l'objet final. Bien que le FDM soit facile à utiliser et relativement peu coûteux à mettre en place, il n'est pas adapté à l'impression de matériaux métalliques. Lorsque des exigences de très haute résistance sont requises, comme pour les implants articulaires dans les zones de portance, l'impression 3D métal par frittage laser sélectif (SLS), suivie d'un usinage, constitue une meilleure option.
Stéréolithographie (SLA)
Vidéo présentant le procédé d'impression 3D SLA. Crédit : Formlabs sur YouTube
L'impression 3D SLA (stéréolithographie) gagne en popularité grâce à sa simplicité d'utilisation et sa facilité de production de prototypes et de pièces de haute qualité, de haute précision, isotropes et étanches. Outre les résines classiques (matériaux d'impression), un large choix de matériaux composites avancés, incluant des céramiques et autres charges, est disponible.
La stéréolithographie (SLA) utilise des lasers UV comme source lumineuse pour polymériser des résines liquides photosensibles et les transformer en plastique rigide. Grâce à la haute précision des lasers et des systèmes laser, les objets imprimés en SLA présentent une résolution et une précision supérieures , des détails plus nets et une surface plus lisse que les autres technologies d'impression 3D plastique. La technologie DLP (Digital Light Processing) est similaire à la SLA, mais repose sur les sources lumineuses et le mécanisme de projection. En SLA, le laser UV produit des lignes arrondies, permettant de tracer des lignes nettes. En DLP, une image composée de nombreux pixels rectangulaires est projetée couche par couche ; les lignes nettes sont donc constituées de pixels rectangulaires, contrairement au tracé au stylo utilisé en SLA.
Les formulations de résine SLA offrent une large gamme de propriétés, mais moins étendue que celle des thermoplastiques FDM. Les limitations liées à la formulation de résines liquides photosensibles pour les technologies SLA/DLP restreignent le choix des matériaux utilisables. De manière générale, les produits finis imprimés en SLA sont plus fragiles que ceux obtenus avec les technologies FDM et SLS. Cependant, la qualité d'impression SLA est moins sensible à l'augmentation de la vitesse d'impression que celle de la technologie FDM.
Frittage laser sélectif (SLS)
Vidéo expliquant le fonctionnement de l'impression 3D SLS. Crédit : Protolabs sur YouTube
Le frittage sélectif par laser (SLS) utilise un laser de haute puissance pour fritter de fines particules de poudres polymères, voire de poudres métalliques, en les fusionnant pour former une structure solide. Les matériaux polymères utilisés en SLS sont des polymères thermoplastiques qui se présentent sous forme de poudre.
Le frittage sélectif par laser (SLS) est une excellente solution pour le prototypage rapide de polymères fonctionnels grâce à sa grande liberté de conception et sa haute précision . Contrairement aux techniques d'impression 3D FDM ou SLA, le SLS produit des pièces aux propriétés mécaniques homogènes , proches de la qualité finale. Cependant, la surface des pièces imprimées en SLS n'est pas lisse et un polissage minutieux est nécessaire. Malgré ses nombreux avantages, le SLS présente aussi des inconvénients : impossible de recycler les matériaux, les produits sont relativement fragiles et le choix des matières premières est limité.
Impression 3D métal
Procédé d'impression 3D métal de Wevolver . Source : Wevolver sur YouTube
L'impression 3D métal combine la flexibilité de conception de l'impression 3D avec les propriétés mécaniques du métal. La fusion sélective par laser (SLM) et le frittage laser direct de métal (DMLS) sont deux procédés de fabrication additive métallique courants.
Les pièces métalliques imprimées présentent une résistance et une dureté supérieures et sont souvent plus flexibles que les pièces fabriquées selon les méthodes traditionnelles.
L'impression 3D métal nécessite systématiquement des structures de support en raison des températures de traitement extrêmement élevées et de la construction des objets selon une structure en treillis. Comparée aux procédés d'impression thermoplastique, l'impression 3D métal impose des règles de conception spécifiques et engendre des coûts de préparation et de matériaux plus importants.
Bio-impression
Schéma de la bio-impression 3D. Source : Biopharma PEG
La bio-impression est une extension de l'impression 3D traditionnelle : elle utilise un mélange de cellules vivantes et de biomatériaux, également appelés bio-encres, pour créer des structures semblables à des organes permettant la multiplication des cellules vivantes. Les modèles de départ peuvent provenir de diverses sources : un scanner, une IRM, un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) ou un fichier téléchargé sur Internet. La bio-impression est une technologie relativement récente qui recèle un immense potentiel pour de nombreux domaines médicaux et d'ingénierie tissulaire.
Comparée aux autres techniques d'impression 3D, la bio-impression présente des complexités supplémentaires, notamment en ce qui concerne le choix des matériaux, des types cellulaires, des facteurs de croissance et de différenciation, ainsi que les défis techniques liés à la sensibilité des cellules vivantes et à la construction des tissus. Parmi ses inconvénients figurent l'imprécision du dosage et du positionnement des gouttelettes, ainsi qu'un temps de production long.
Critères de sélection des matériaux
Il existe sur le marché de nombreux matériaux d'impression 3D aux propriétés variées. Pour choisir celui qui convient le mieux à votre projet, vous devez définir son objectif et identifier vos besoins en matériaux.
Deux organigrammes sont présentés ci-dessous pour vous aider à sélectionner le matériau souhaité.
Sélection d'un matériau par application
Choisir un matériau en fonction de sa fonctionnalité
Vous trouverez ci-dessous des propriétés des matériaux plus détaillées à prendre en compte lors du choix des matériaux d'impression 3D appropriés :
Sources : Formlab , IJSRP , Conserve Energy Future , ScienceDirect , Wikipédia , ResearchGate ,Fabbaloo , Reading Plastic
Matériaux typiques d'impression 3D dans le domaine médical
acide polylactique (PLA)
Vis, broches et plaques orthopédiques en PLA imprimées par FDM. Crédit : ResearchGate
Le PLA est l'un des matériaux d'impression 3D FDM les plus populaires. Relativement peu coûteux, facile à imprimer et biodégradable , il a permis, durant la pandémie mondiale de COVID-19, à un groupe d'ingénieurs de fabriquer des respirateurs fonctionnels à partir de plastique PLA, d'une imprimante 3D et de composants disponibles dans le commerce, destinés aux hôpitaux prenant en charge des patients atteints de coronavirus.
Technologie d'impression 3D : FDM
Prix : 25 USD/kg
Avantages
Faible coût
Facile à imprimer
Rigide, solide et d'une bonne résistance
Biodégradable
Inodore
Cons
Faible résistance à la chaleur et aux produits chimiques
Moins résistant que l'ABS ou le PETG
Ne convient pas à une utilisation en extérieur (exposition au soleil).
Applications
Les prothèses personnalisées, telles que les emboîtures de membres
Dispositifs orthopédiques biodégradables, tels que vis et broches de fixation, plaques et ancres de suture
échafaudages osseux
système d'administration de médicaments
Acrylonitrile butadiène styrène (ABS)
Crâne en ABS imprimé en FDM. Crédit : Sratasys
L'ABS est un autre matériau d'impression 3D couramment utilisé. Solide et léger, il se prête facilement au post-traitement . L'ABS peut être fondu pour devenir liquide, puis refroidi pour devenir solide ; ce processus peut être répété de nombreuses fois sans dégradation significative de ses propriétés.
L'ABS est toutefois légèrement plus difficile à imprimer : il a tendance à se déformer sans une enceinte fermée et chauffée. De plus, l'ABS peut dégager des odeurs désagréables, voire irritantes. L'impression doit donc être réalisée dans un endroit bien ventilé et/ou sous enceinte fermée.
Technologie d'impression 3D : FDM
Prix : 20 à 35 USD/kg
Avantages
Faible coût
Solide, durable et léger
Bonne résistance à la chaleur
Cons
Déformation importante
Nécessite un lit chauffant ou une chambre chauffée
Les pièces ont tendance à se rétracter, ce qui entraîne une imprécision dimensionnelle.
Libère des produits chimiques malodorants et toxiques lors de l'impression
Applications
Modèles de planification chirurgicale
Prothèses personnalisées
Corset orthopédique
Polyétheréthercétone (PEEK)
Implants en PEEK imprimés en 3D. Crédit : 3Dnatives
Le PEEK (polyétheréthercétone) est considéré comme l'un des thermoplastiques techniques les plus performants au monde, offrant une résistance chimique exceptionnelle et d'excellentes propriétés mécaniques . Il est souvent utilisé en remplacement de certains métaux. Stérilisable, le PEEK trouve des applications dans le domaine médical, notamment pour la fabrication d'implants et de dispositifs médicaux sur mesure.
Le PEEK de qualité médicale est disponible sous forme de filament pour toutes les imprimantes FDM/FFF et se décline progressivement sous forme de poudre de haute qualité pour la production de dispositifs médicaux par frittage laser sélectif (SLS). Il constitue le choix idéal pour les petites séries et les conceptions spécifiques, notamment pour les projets complexes nécessitant la réalisation de prototypes en métal et par des techniques traditionnelles.
Technologie d'impression 3D : FDM/SLS
Prix (filament FDM de qualité industrielle) : 300 à 750 USD/kg
Prix (filament FDM de qualité médicale) : 1 000 à 3 000 USD/kg
NOVUS propose du filament PEEK de qualité médicale à moins de 800 USD/kg, disponible en ligne .
Avantages
haute résistance aux chocs et durabilité
résistance supérieure à la chaleur, à l'eau et aux produits chimiques
Plus grande liberté de conception
Biocompatible
Faciliter l'ostéointégration, c'est-à-dire la croissance osseuse dans un implant artificiel.
Partage des propriétés similaires à celles des os humains
Cons
Nécessite des températures d'impression très élevées
Cher
Nécessite des mesures contre le gauchissement
Applications
Dispositifs médicaux personnalisés
Implants orthopédiques
Polyéthercétonecétone (PEKK)
Dispositif crânien PEKK imprimé en 3D sur mesure. Crédit : Oxford Performance Materials
Appartenant à la même famille PAEK que le PEEK, le PEKK possède des propriétés d'usinage, thermiques et chimiques supérieures . Grâce à sa vitesse de cristallisation plus faible, le PEKK est plus facile à imprimer que le PEEK.
Le PEKK se présente principalement sous forme de filament pour les imprimantes FDM haute température, mais aussi sous forme de poudre pour un nombre très limité d'imprimantes 3D SLS.
Technologie d'impression 3D : FDM / SLS
Prix : 80 à 180 USD/kg
Avantages
Excellente résistance thermique, chimique et à l'usure
Plus facile à imprimer que le PEEK, moins de phénomène d'enroulement
Propriétés antibactériennes supérieures au PEKK
Ne dégage pas de fumées toxiques à haute température
Cons
Cher
Nécessite une température d'impression très élevée
Applications
Dispositifs médicaux personnalisés
Implants orthopédiques
Polycarbonate (PC)
Vis en polycarbonate imprimées en FDM. Crédit : Plastics Technology
Le polycarbonate (PC) est extrêmement résistant et ne se déforme pas à haute température, contrairement à d'autres filaments d'imprimantes 3D courants. Il peut être stérilisé par divers procédés standard, ce qui le rend idéal pour les pièces finales et les prototypes fonctionnels dans le secteur médical. Cependant, l'impression 3D de PC est plus complexe car elle nécessite une température d'impression plus élevée que celle d'autres plastiques FDM standard (comme l'ABS et le PLA).
Technologie d'impression 3D : FDM
Prix : 30 à 50 USD/kg
Avantages
Une des meilleures résistances aux chocs et à la chaleur parmi les plastiques FDM courants
Haute transparence
Flexible sans se casser
Cons
Nécessite une température d'impression élevée
Sujet au gauchissement
Absorbe l'humidité de l'air, ce qui peut entraîner des défauts.
Applications
pièces d'équipement médical
Polyméthacrylate de méthyle (PMMA)
Os des doigts en PMMA imprimés avec une imprimante FDM.
Le PMMA , également appelé acrylique, est un thermoplastique résistant, durable et transparent. Il possède une bonne résistance aux chocs , nettement supérieure à celle du verre, mais inférieure à celle de matériaux plus résistants et plus coûteux comme le polycarbonate (PC). Il est utilisé comme substitut du PC lorsque la résistance aux chocs n'est pas primordiale, mais que le coût est un facteur important. De plus, le PMMA est extrêmement biocompatible avec les tissus humains et est utilisé depuis longtemps dans la fabrication de prothèses dentaires, d'implants osseux, etc.
Des entreprises de biotechnologie comme Ossfila ont mis au point un filament de PMMA de qualité médicale et Bonlecule , un filament bioactif à base de PMMA enrichi d'un copolymère recouvert de nano-hydroxyapatite. Ce filament offre des propriétés similaires à celles de l'os et accélère l'intégration de l'implant à l'os, en alternative au PEEK non bioactif. Le filament de PMMA de qualité médicale et Bonlecule sont disponibles sur la boutique en ligne de NOVUS.
Technologie d'impression 3D : FDM / SLA / SLS
Prix (filament FDM de qualité médicale) : 200 à 1 000 USD/kg
Avantages
Solide, léger et durable
Haute résistance aux chocs et à la traction ;
Transparent
Inerte, biocompatible
Abordable
Cons
Nécessite une température d'impression élevée
Peut dégager des odeurs potentiellement désagréables ou irritantes pour les utilisateurs
Applications
Guides et outils chirurgicaux
Implants orthopédiques
Biocéramiques
Crâne en céramique imprimé en stéréolithographie (SLA). Crédit : 3DCream
Les biocéramiques sont des matériaux céramiques utilisés pour réparer ou remplacer les tissus durs endommagés, comme les os et les dents. L'hydroxyapatite (HA) et le phosphate tricalcique (TCP) sont les deux biocéramiques les plus étudiées en impression 3D céramique. Leur popularité tient non seulement à leur ressemblance avec le tissu osseux naturel, mais aussi à leur utilisation fréquente en médecine. De nombreuses recherches menées ces dix dernières années sur l'impression 3D de biocéramiques ont mis en évidence son large éventail d'applications et son potentiel en ingénierie tissulaire osseuse. Bien que l'impression 3D de biocéramiques offre de nombreuses possibilités, son développement reste encore à ses débuts.
Technologie d'impression 3D : FDM / SLA
Prix : Variable selon la qualité et les technologies d’impression
Avantages
bonnes propriétés mécaniques
Risque minimal de rejet
Ostéoconducteur, induit la croissance osseuse en surface
Cons
Nécessite une température d'impression élevée
Un retrait peut se produire lors du traitement thermique
Applications
dispositifs médicaux
échafaudages osseux
Les substituts osseux, tels que les cages intervertébrales et les cales d'ostéotomie tibiale
Implants crâniens ou maxillaires
Titane
Implants articulaires en titane imprimés en 3D par la technique DMLS. Crédit : RapidMade
Le titane est devenu l'un des métaux les plus utilisés en impression 3D, notamment dans l'aérospatiale, les prothèses articulaires, les instruments chirurgicaux, l'électronique et d'autres produits de haute performance. Dans le secteur médical, les implants en titane imprimés en 3D, notamment pour la colonne vertébrale, la hanche, le genou et les extrémités, sont largement utilisés grâce à la biocompatibilité intrinsèque et aux excellentes propriétés mécaniques de ce métal .
Technologie 3DP : Impression 3D métal
Prix : 500 à 1 000 USD/kg
Avantages
haute résistance mécanique
Bonne résistance à la corrosion
Biocompatible
Cons
Cher
Le temps d'impression est plus long qu'avec d'autres méthodes d'impression 3D.
Applications
dispositifs médicaux
Implants
Polyéthylène glycol (PEG)
Oreille bio-imprimée en 3D. Crédit : 3Dnatives
Le PEG est l'un des hydrogels les plus utilisés en recherche cellulaire, pour la fabrication d'échafaudages en ingénierie tissulaire et pour les systèmes d'administration de médicaments. Il joue également un rôle essentiel dans la bio-impression 3D de cellules. Les hydrogels à base de PEG imitent les caractéristiques physiques et biochimiques de la matrice extracellulaire (MEC) naturelle et présentent une bonne biocompatibilité in vitro et in vivo . Les matériaux à base de PEG permettent la réticulation photochimique de l'hydrogel, ce qui lui confère une meilleure stabilité mécanique après bio-impression.
Technologie 3DP : Bio-impression
Prix : Variable selon les matériaux et les techniques d’impression choisis.
Avantages
Bonne stabilité mécanique
Biocompatible
Cons
matériau synthétique
Ne fournit pas de signaux biologiques pour la prolifération cellulaire
Relativement difficile à imprimer
Applications
Tissu vasculaire
Tissu osseux
Tissu cartilagineux
Exigences réglementaires typiques pour les matériaux d'impression 3D
De manière générale, les matériaux utilisés pour la fabrication d'implants doivent respecter les exigences des normes internationales de biocompatibilité, notamment l'ISO 10993 et la classe VI de l'USP. Cette dernière définit un ensemble d'exigences relatives aux tests de biocompatibilité de la Pharmacopée américaine (USP). En impression 3D, les matériaux doivent également satisfaire à des exigences similaires, basées sur les normes ISO 10993 et USP classe VI. Toutefois, des exigences supplémentaires doivent être respectées pour l'enregistrement des implants personnalisés, notamment en ce qui concerne les procédures opératoires normalisées (SOP) de conception et d'impression 3D.
Il existe déjà un certain nombre de biomatériaux conformes à la norme ISO 10993. Un résumé des matériaux non métalliques commerciaux pour la fabrication additive est présenté.
Monzón, MD, Paz, R. et Bordón, P. (2023) 'Présent et futur de la normalisation de la fabrication additive dans le domaine médical', Impression 3D en médecine, pp. 361–378. doi:10.1016/b978-0-323-89831-7.00007-9.
Chez NOVUS, nous proposons une variété de nouveaux matériaux pour l'impression 3D ! Nous travaillons avec OSSFILA pour vous proposer Bonlecule , un filament FDM bioactif à base de PMMA avec des hydroxyapatites, des filaments PMMA de qualité médicale et même du PEEK de qualité médicale pour libérer votre créativité dans la production de tous types d'implants.
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