Matières pour l’usinage médicalLa matière se choisit
avant la cote.

Titane Ti-6Al-4V ELI

Le meilleur rapport résistance / masse des métaux implantables. Son module, environ deux fois plus faible que celui de l’inox, limite l’écrantage des contraintes ; il est non ferromagnétique et produit peu d’artefacts en IRM.

Normes

ISO 5832-3 · ASTM F136 · microstructure ISO 20160

Composition

Al 5,5–6,5 % · V 3,5–4,5 % · O ≤ 0,13 % · Fe ≤ 0,25 %

Usages

Vis pédiculaires et tiges de rachis, implants dentaires, plaques et vis d’ostéosynthèse, composants de cotyle.

Densité

4,43g/cm³

Module E

110–114GPa

Rm

≥ 860MPa

Rp0,2

≥ 795MPa

Dureté

≈ 32–36 HRC

Dilatation α

8,610⁻⁶/K

Remarque

État : recuit. Rm ≥ 860 MPa · Rp0,2 ≥ 795 MPa · A ≥ 10 % (minima ASTM F136)

Point de vigilanceEn implant, éviter le contact direct avec l’inox ou le CoCr (corrosion galvanique, fretting). En usinage, la chaleur se concentre sur l’outil : vitesses de coupe modérées, lubrification abondante.

Chiffrer une pièce en Ti-6Al-4V ELI

Inox 316LVM

La refonte sous vide lui donne une propreté inclusionnaire très supérieure au 316L standard : moins de sites d’amorçage de corrosion par piqûres et de fissures de fatigue.

Normes

ISO 5832-1 · ASTM F138

Composition

Cr 17–19 % · Ni 13–15 % · Mo 2,25–3 % · C ≤ 0,030 %

Usages

Vis et plaques d’ostéosynthèse, broches, clous, implants temporaires.

Densité

8,0g/cm³

Module E

193GPa

Rm

≥ 490 / ≥ 860MPa

Rp0,2

≥ 190 / ≥ 690MPa

Dureté

≈ 85 HRB recuit

Dilatation α

16,010⁻⁶/K

Remarque

État : recuit / écroui. Rm ≥ 490 MPa recuit · ≥ 860 MPa écroui (ISO 5832-1)

Point de vigilanceS’écrouit à l’usinage : passes franches, outils affûtés, sinon la surface durcit sous l’outil.

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Cobalt-chrome CoCrMo

Dureté et résistance à l’usure inégalées parmi les alliages implantables : c’est l’alliage des surfaces de frottement.

Normes

ISO 5832-12 · ASTM F1537

Composition

Co base · Cr 26–30 % · Mo 5–7 %

Usages

Têtes fémorales, composants de genou, piliers dentaires, tiges de rachis rigides.

Densité

8,3g/cm³

Module E

210–230GPa

Rm

≥ 897 / ≥ 1 172MPa

Rp0,2

≥ 517 / ≥ 827MPa

Dureté

≈ 35–45 HRC

Dilatation α

12,510⁻⁶/K

Remarque

État : recuit / travaillé à chaud. Rm ≥ 897 MPa recuit, ≥ 1 172 MPa travaillé à chaud (ASTM F1537)

Point de vigilanceTrès abrasif pour les outils ; tolérances serrées à prévoir avec un temps de cycle plus long.

Chiffrer une pièce en Cobalt-chrome CoCrMo

Polyéthylène UHMW-PE

Le partenaire de frottement des prothèses : il glisse contre le métal ou la céramique avec une usure très faible.

Normes

ISO 5834-1 et -2 · ASTM F648

Composition

Polyéthylène de très haut poids moléculaire : ≈ 3,5 millions g/mol (1020), ≈ 5,5 millions g/mol (1050)

Usages

Inserts de cotyle (1020), plateaux tibiaux et inserts de genou (1050), implants de glissement.

Densité

0,93g/cm³

Module E

≈ 0,7GPa

Rm

≥ 27MPa

Rp0,2

≥ 21MPa

Dureté

≈ 60–65 Shore D

Dilatation α

150,010⁻⁶/K

Remarque

État : GUR 1020 / 1050. Faible coefficient de frottement contre CoCr et céramique ; la réticulation réduit l’usure

Point de vigilanceTrès faible rigidité : bridage et efforts de coupe maîtrisés pour ne pas déformer la pièce ; dilatation élevée.

Chiffrer une pièce en Polyéthylène UHMW-PE

PEEK

Radiotransparent : la fusion osseuse reste visible à la radio. Rigide, stable et stérilisable, c’est l’alternative au métal en rachis.

Normes

ASTM F2026 (grade implantable) · ISO 10993 (grades médicaux)

Composition

Thermoplastique semi-cristallin haute performance

Usages

Implants en grade ASTM F2026 : cages intersomatiques, implants radiotransparents. En grade industriel, pour des fonctions annexes hors implant : poignées et composants d’instruments.

Densité

1,3g/cm³

Module E

3,6–4GPa

Rm

≈ 95MPa

Rp0,2

—MPa

Dureté

≈ 85 Shore D

Dilatation α

47,010⁻⁶/K

Remarque

État : non chargé. Module ≈ 4 GPa · stérilisable à la vapeur · radiotransparent

Point de vigilanceDilatation ≈ 5 fois celle du titane : une cote à ±10 µm se mesure à 20 °C (ISO 1), après stabilisation de la pièce.

Chiffrer une pièce en PEEK

Inox 17-4PH

Durci par précipitation à basse température : la pièce se déforme très peu au traitement, ce qui permet d’usiner presque fini avant durcissement.

Normes

ASTM F899 · EN 10088-3

Composition

Cr 15–17 % · Ni 3–5 % · Cu 3–5 % · Nb

Usages

Arbres, corps et guides d’instruments, ancillaires, gabarits de coupe.

Densité

7,8g/cm³

Module E

197GPa

Rm

≥ 1 310MPa

Rp0,2

≥ 1 170MPa

Dureté

40–44 HRC

Dilatation α

10,810⁻⁶/K

Remarque

État : H900. Dureté ≈ 40–44 HRC après revenu H900 (ordre de grandeur)

Point de vigilanceRetrait dimensionnel de l’ordre de 0,05 % au revenu H900 : à intégrer dans la gamme si la pièce est usinée avant traitement.

Chiffrer une pièce en 17-4PH

Inox 1.4543 (MX455)

Plus dur que le 17-4PH tout en gardant de la ténacité : il convient aux mors et aux pointes qui ne doivent ni casser ni s’émousser.

Normes

ASTM F899 · EN 10088-3

Composition

Cr 11–12,5 % · Ni 7,5–9,5 % · Cu · Ti

Usages

Pinces, porte-aiguilles, mors, aiguilles et instruments fins.

Densité

7,8g/cm³

Module E

200GPa

Rm

≈ 1 600MPa

Rp0,2

≈ 1 500MPa

Dureté

47–50 HRC

Dilatation α

10,610⁻⁶/K

Remarque

État : H900. Dureté ≈ 47–50 HRC après revenu H900 (ordre de grandeur)

Chiffrer une pièce en 1.4543 (MX455)

Inox 1.4123 (X15TN)

L’azote remplace une partie du carbone : on obtient la dureté d’un acier coupant avec une résistance à la corrosion nettement supérieure à celle des martensitiques classiques.

Normes

EN 10088-3

Composition

Cr ≈ 16 % · Mo · V · N

Usages

Instruments coupants, forets, alésoirs, râpes, tarauds osseux.

Densité

7,7g/cm³

Module E

210GPa

Rm

—MPa

Rp0,2

—MPa

Dureté

55–58 HRC

Dilatation α

10,510⁻⁶/K

Remarque

État : trempé-revenu. Dureté ≈ 55–58 HRC après trempe et revenu (ordre de grandeur)

Chiffrer une pièce en 1.4123 (X15TN)

Inox Z30C13

L’acier de base de l’instrumentation chirurgicale, facile à usiner, à durcir et à polir.

Normes

ASTM F899 · EN 10088-3

Composition

Cr 12–14 % · C 0,26–0,35 %

Usages

Curettes, élévateurs, ostéotomes, pinces, instruments courants.

Densité

7,7g/cm³

Module E

215GPa

Rm

—MPa

Rp0,2

—MPa

Dureté

48–52 HRC

Dilatation α

10,510⁻⁶/K

Remarque

État : trempé-revenu. Dureté ≈ 48–52 HRC après trempe (ordre de grandeur)

Chiffrer une pièce en Z30C13

Inox X17

Le nickel améliore la ténacité et la tenue à la corrosion : c’est le martensitique des pièces sollicitées qui ne coupent pas.

Normes

ASTM F899 · EN 10088-3

Composition

Cr 15–17 % · Ni 1,5–2,5 %

Usages

Corps d’instruments, axes, vis de serrage, poignées métalliques.

Densité

7,7g/cm³

Module E

215GPa

Rm

≈ 900MPa

Rp0,2

≈ 700MPa

Dureté

40–45 HRC

Dilatation α

10,010⁻⁶/K

Remarque

État : trempé-revenu. Dureté ≈ 40–45 HRC après trempe (ordre de grandeur)

Chiffrer une pièce en X17

PPSU (Radel R-5500)

Résiste aux cycles répétés de stérilisation sans fissurer ni jaunir, et reste résistant aux chocs.

Normes

Grades médicaux testés ISO 10993

Composition

Thermoplastique amorphe haute température

Usages

Poignées d’instruments, boîtes et plateaux de stérilisation, embouts.

Densité

1,29g/cm³

Module E

2,3GPa

Rm

≈ 70MPa

Rp0,2

—MPa

Dureté

—

Dilatation α

56,010⁻⁶/K

Remarque

État : grade médical. Plus de 1 000 cycles de stérilisation vapeur · résistant aux détergents hospitaliers

Chiffrer une pièce en PPSU (Radel R-5500)

PP thermostabilisé (Propylux HS, HS2)

La couleur est dans la masse : le code couleur d’un ancillaire reste lisible après des années de stérilisation.

Normes

Grade médical, compatible stérilisation vapeur

Composition

Polypropylène stabilisé à la chaleur, teinté dans la masse

Usages

Poignées codées par taille, plateaux, supports d’instruments.

Densité

0,91g/cm³

Module E

≈ 1,5GPa

Rm

≈ 32MPa

Rp0,2

—MPa

Dureté

—

Dilatation α

110,010⁻⁶/K

Remarque

État : PP thermostabilisé. Léger · résistant à la stérilisation vapeur · bon comportement chimique

Chiffrer une pièce en PP thermostabilisé (Propylux HS, HS2)