Formlabs Medical : Le guide ultime pour teinter, peindre et colorer des pièces imprimées par SLA

Les professionnels de la santé utilisent divers outils d’imagerie pour mesurer et mieux comprendre les détails physiologiques afin d’améliorer les procédures de diagnostic. Les outils de scan et de visualisation sur écran utilisent des graphismes 2D et 3D qui peuvent être manipulés en temps réel, ce qui transforme la pratique de la médecine. Mais même si la visualisation sur écran est essentielle pour les cabinets médicaux, elle a tout de même ses limites. D’après des recherches publiées dans les annales d’oncologie, les mêmes résultats d’imagerie médicale venant de différents centres montrent parfois des diagnostics différents en raison de biais existant entre les techniques ou les interprétations des images. D’autres limites incluent les bruits d’image et les différences statistiques qui affectent les résultats de l’imagerie. Afin d’améliorer le niveau de précision, les équipes d’innovation médicale se tournent vers l’impression et la coloration de pièces en 3D stéréolithographique (SLA) pour complémenter les techniques d’imagerie médicale.

Les radiologues, les chirurgiens et les professionnels des biotechnologies se tournent de plus en plus vers l’impression 3D pour créer des modèles 3D précis de parties anatomiques. Ces modèles 3D sont utilisés dans la pose de diagnostic et comme outils pédagogiques pour les patients, ce qui montre l’importance de disposer de techniques de pré-traitement et de post-traitement très performantes pour les modèles anatomiques imprimés.

Cet article va vous exposer les étapes nécessaires à la coloration des pièces médicales imprimées par SLA. Nos allons également traiter de diverses techniques de coloration pour certaines applications et vous montrer comment obtenir les meilleurs résultats. Ces techniques sont destinées à des utilisateurs cherchant à créer des teintes et des couleurs sur mesure qui ne sont pas présentes dans le Color Kit de Formlabs.


AVIS : SOFT TISSUE RESIN

Le pack de démarrage Soft Tissue Resin a été créé avant tout pour l’impression de fausses gencives et de modèles d’implant. Cette résine simule les tissus mous et présente un grand nombre d’avantages pour les praticiens dentaires, ce que vous pouvez lire ici. En ce qui concerne la coloration de pièces médicales, nous recommandons d’utiliser les résines mentionnées dans le présent guide. 


Les quatre techniques de coloration des pièces SLA

Même si l’impression 3D SLA est réputée pour son haut niveau de précision, elle présente des limites notoires quand il s’agit d’imprimer une même pièce affichant différentes couleurs. Là où imprimer une pièce en une seule couleur opaque est très simple avec notre Color Kit, la technologie d’impression SLA multicolore n’existe pas. Pour une imprimante PolyJet capable d’imprimer en plusieurs couleurs, l’investissement initial dépasse souvent les cent mille dollars, avant même de prendre en compte les coûts d’entretien ou d’utilisation. Il est toujours possible de faire appel à un bureau de services pour créer sa pièce, mais vu le coût des matériaux à l’heure actuelle, ceux-ci peuvent aussi demander plusieurs milliers de dollars par pièce imprimée. En utilisant les méthodes simples décrites ci-dessous, vous pourrez incorporer une imprimante Formlabs dans votre processus de travail pour créer des modèles détaillés et colorés pour vos besoins sanitaires professionnels.

Imprimer avec de la résine colorée

Clear Resin mélangée avec de l’encre à base d’alcool.

Ce procédé va montrer comment créer des pièces translucides à l’aide de notre Clear Resin et d’encre à base d’alcool. Le processus d’impression avec de la résine teintée commence par mélanger les encres à base d’alcool de la couleur de votre choix avec Clear Resin pour obtenir la teinte voulue. Les encres à base d’alcool se dissolvent complètement dans Clear Resin, ce qui en fait les agents colorants idéaux pour donner des couleurs stables tout au long de l’impression. Pour obtenir ces couleurs, les éléments suivants sont nécessaires :

  • 10 ml d’encre à base d’alcool 
  • Un litre de Clear Resin 

  • Une seringue 

  • Des gants de protection

Commencez par mesurer 10 mL d’encre à base d’alcool à l’aide de la seringue, puis déposez le colorant directement dans une cartouche de 1 L de Clear Resin après avoir retiré le bouchon présent à son sommet. Agitez bien la cartouche pendant deux minutes pour veiller à ce que l’encre soit complètement mélangée à la résine. Vous pouvez verser une petite quantité de résine hors de la cartouche pour vérifier la bonne homogénéité du mélange. 

Le reste du processus d’impression se déroule normalement. Insérez la cartouche de matériau tout juste mélangée et un nouveau bac à résine dans votre imprimante. Veillez à ce que votre fichier utilise les paramètres de Clear Resin, chargez votre impression et lancez l’impression depuis l’imprimante. Utilisez la Form Wash et la Form Cure de la même manière que si Clear Resin n’était pas teintée. 

Exemples d’utilisation : Impression de parties d’intérêt spécifique à assembler avec des modèles en plusieurs parties, impression d’organes individuels, impression de vaisseaux individuels.

Avantages : préparation facile, pièces de teinte uniforme, pas de post-traitement supplémentaire.

Inconvénients : tout le contenu de la cartouche de résine teintée doit être utilisé, présence de résine teintée dans la Form Wash, impression monochrome.

Notez que l’ajout de toute substance étrangère à votre résine peut augmenter les chances d’erreurs d’impression et annulera la garantie de l’imprimante si un problème survient du fait de l’utilisation de ce matériau modifié. 

Nous ne recommandons pas de teinter Elastic Resin ou Flexible Resin en raison de la difficulté générale d’impression propre à ces matériaux. Si vous souhaitez malgré tout teinter Elastic Resin ou Flexible Resin, veuillez respecter les instructions suivantes.

Coloration des pièces SLA après impression

Elastic Resin et Clear Resin trempées dans une solution d’encre à base d’alcool / d’alcool isopropylique. Crédit : anévrismes de l’artère rénale, Anish Ghodadra, MD, Yale New Haven Hospital

Si vous ne souhaitez pas colorer toute une cartouche de matériau, mais que vous voulez quand même teinter vos pièces, vous pouvez appliquer la couleur après l’impression. Vous pouvez facilement tremper différentes zones d’intérêt dans différentes solutions de couleur pour obtenir des pièces multicolores. Voici les éléments dont vous aurez besoin pour teinter vos pièces imprimées en 3D :

  • Modèle imprimé en Clear Resin, Elastic 50A Resin ou Flexible 80A Resin

  • 10 mL d’encre à base d’alcool : 1 L de solution d’alcool isopropylique pour les pièces légèrement colorées

  • 20 mL d’encre à base d’alcool : 1 L de solution d’alcool isopropylique pour les pièces de coloration plus soutenue

  • Finish Kit Formlabs

  • Gants de protection

Une fois que votre pièce imprimée est finie, utilisez la Form Wash en suivant les instructions spécifiques au matériau. Pendant le lavage de la pièce, mélangez votre encre à base d’alcool avec de l’alcool isopropylique dans les proportions de 1 ou 2 mL d’encre pour 100 mL d’alcool isopropylique En fonction de la saturation de couleur désirée. Veillez à préparer une quantité de solution suffisante pour pouvoir immerger entièrement vos pièces dans le Finish Kit. Plongez vos pièces dans la solution désirée pendant 10 minutes. (Des temps d’immersion de 20 et 30 minutes n’ont pas montré de coloration supplémentaire des pièces.) Retirez les pièces et laissez-les sécher avant de les passer à la Form Cure. La polymérisation de la pièce n’entraîne pas de perte de coloration. Nous recommandons de laisser les supports sur la pièce jusqu’au bout de la procédure afin que la pièce conserve son intégrité structurelle et qu’elle ne se déforme pas pendant le processus de polymérisation. 

Exemples d’utilisation : Coloration de parties d’intérêt spécifique à assembler avec des modèles en plusieurs parties, coloration d’organes individuels, coloration de vaisseaux individuels.

Avantages : Une grande quantité de pièces peuvent être colorées en même temps, pas de teinture résiduelle dans la Form Wash, pas d’utilisation de cartouche de résine.

Inconvénients : Procédure quelque peu salissante.

Peinture à l’acrylique

Pour les modèles complexes présentant des détails fins, la coloration peut n’être possible qu’à l’aide de peinture. Bien que ce processus puisse prendre du temps et que son résultat dépende de vos talents de peintre, il offre davantage de liberté artistique à l’utilisateur. Les modèles hautement détaillés peints à la main font merveille dans les programmes d’éducation résidentiels, où chaque vaisseau sanguin ou organe peut être peint dans une couleur différente pour une visualisation facile en salle de classe.

L’application d’un apprêt peut entraîner une perte de détails critiques sur les plus petites pièces, c’est pourquoi nous recommandons d’utiliser de la peinture acrylique multi-surfaces pour sa capacité d’adhésion aux matériaux non poreux tels que notre résine. 

Les éléments nécessaires pour peindre des pièces SLA sont les suivants :

  • Peinture acrylique multi-surfaces

  • Pinceaux doux, aérographe ou peinture en bombe

  • Gants et masque

 

Suivez ces étapes pour colorer des pièces SLA avec de la peinture acrylique :

1.     Une fois le post-traitement terminé, les supports retirés et le modèle dépoussiéré, positionnez le modèle pour le peindre.

2.     Appliquez une première couche uniformément à la surface du modèle avec la technique de votre choix. L’aérographe ou la peinture en bombe sont particulièrement recommandés. Consultez notre guide ultime de la peinture des modèles imprimés en 3D pour regarder des vidéos. 

3.     Appliquez au besoin d’autres couches de peinture en fonction des instructions du fabricant.

4.     La peinture offre la possibilité d’utiliser autant de couleurs que vous le désirez. Pour un modèle multicolore, utilisez du ruban de masquage pour masquer différentes sections du modèle pendant que vous appliquez la peinture. Ceci peut vous aider à délimiter précisément les zones de couleur, même en utilisant une bombe de peinture ou un aérographe.

Conseil : Pour obtenir une finition mate ou brillante, une couche uniforme de vernis incolore ou mat transparent doit être appliquée sur la surface de l’impression 3D une fois que toute la mise en couleur est terminée. 

Exemples d’utilisation : modèles médicaux complexes, modèles avec zones d’intérêt externes, modèles en plusieurs parties.

Avantages : possibilité d’appliquer n’importe quelle couleur à des zones spécifiques du modèle.

Inconvénients : le résultat dépend dans une certaine mesure des aptitudes artistiques du peintre, cette technique ne fonctionne que pour les modèles avec éléments externes.

Coloration des pièces creuses

Si vous souhaitez attirer l’attention sur des parties internes d’un modèle, vous pouvez utiliser la méthode d’évidage et de coloration suivante. En évidant des vaisseaux, tumeurs ou autres zones d’intérêt, vous pouvez les remplir avec une variété de couleurs différentes pour visualiser facilement les zones d’intérêt internes. 

Ce processus consiste à évider ou ménager des cavités dans les zones d’intérêt et à injecter la peinture de couleur choisie dans la zone évidée. Le résultat obtenu est une finition réaliste semblable à celle de véritables vaisseaux sanguins ou de valves à l’intérieur d’organes. Pour mettre cette technique en œuvre, certaines décisions structurelles doivent être prises avant de réaliser le post-traitement.

Dans votre logiciel de conception, évidez les zones désirées en veillant à laisser un orifice suffisamment grand pour y introduire la peinture. Des orifices multiples peuvent être nécessaires pour éviter les bulles d’air lors du remplissage de zones complexes. Suivez la procédure normale d’impression et de post-traitement en veillant bien à ce que toute cavité soit complètement exempte de résine ou d’alcool isopropylique. 

Une fois votre impression 3D évidée et percée d’orifices bien en place, il vous faudra les éléments suivants :

  • Peinture acrylique multi-surfaces

  • Seringue ou pipette

  • Gants

Maintenant, vous pouvez réaliser les étapes suivantes de coloration des pièces SLA :

1.     Tenez la pièce inclinée pour veiller à ce que la peinture atteigne chaque endroit de la cavité.

2.     À l’aide d’une seringue ou d’une pipette, injectez la peinture dans la cavité, soit en la remplissant tout à fait, soit en injectant assez de peinture pour recouvrir les parois par rotation de la pièce (pour les cavités les plus petites, il peut être nécessaire de diluer la peinture avec une petite quantité d’eau avant de l’injecter).

3.     Une fois que les parois de la zone sont recouvertes, laissez s’écouler l’excès de peinture et laissez reposer la pièce aussi longtemps que mentionné dans les recommandations de séchage de la peinture.

4.     Quand la peinture est sèche, appliquez la technique de finition de surface nécessaire pour obtenir un rendu impeccable.

Exemples d’utilisation :visualisation des vaisseaux, tumeurs ou zones d’intérêt internes.

Avantages : capacité de voir clairement les zones d’intérêt internes sur les pièces en Clear Resin.

Inconvénients : procédure un peu plus technique que les autres.

En savoir plus

Chez Formlabs, nous avons vu en personne comment l’impression 3D ouvre la voie à des applications médicales avec un fort impact tout en permettant de gagner du temps et de l’argent du laboratoire au bloc opératoire. Peindre et teinter les pièces imprimées en 3D augmente fortement leur potentiel d’utilisation à la fois dans les hôpitaux et les unités d’enseignement médical, et nous espérons que cet article aura contribué à illustrer combien il est facile de colorer ces pièces. Pour voir et toucher une pièce imprimée en Clear Resin, demandez un échantillon gratuit ci-dessous. Pour en apprendre plus sur la manière dont l’impression 3D révolutionne le secteur médical, contactez l’un de nos experts.