Thèse Année : 2025

Methodological approach for the implementation of a multi-axis process dedicated to the additive manufacturing of personalized orthopedic corsets

Approche méthodologique pour l’implémentation d’un procédé multiaxes dédié à la fabrication additive de corsets orthopédiques personnalisés

Résumé

Conventional processes for obtaining medical corsets have significant limitations, both in terms of allowing advanced customization and making corsets functional, as well as ensuring an adequate level of comfort. This often results in poor patient adherence, which is particularly noticeable among younger patients. In this context, additive manufacturing appears as a major opportunity for innovation in the manufacturing process. However, the architecture of conventional 3-axis machines is not suitable for producing high-performance corsets.This thesis provides key methodologies for the development of a new concept of a specific multi-axis additive manufacturing machine, in which the deposition is performed on a rotating substrate. The definition of the shape of these substrates is the subject of an initial proposed method. Based on the morphologies of corsets, the generation of complex substrate shapes minimizes the use of supports and reduces the impact on manufacturing time. The deposition configuration on such a rotating substrate implies a non-conventional machine architecture, which must be defined from a set of possibilities. A model for optimizing the architecture of a Computer Numerical Control (CNC) machine, based on operational tasks, is proposed to facilitate this definition. Finally, controlling the deposition on this machine requires defining a precise trajectory, which is the subject of the third contribution, proposing an innovative approach to generating multi-axis trajectories dedicated to the manufacture of low-density support structures for this specific architecture.

Les processus conventionnels d’obtention des corsets médicaux présentent des limites notables, tant pour permettre une personnalisation avancée, que pour fonctionnaliser les corsets, ou garantir un niveau de confort adéquat. Cela résulte en une adhésion souvent difficile des patients, particulièrement marquée chez les plus jeunes. Dans ce cadre, la fabrication additive apparaît comme une opportunité majeure d’innovation du procédé d’obtention. En revanche, l’architecture des machines classiques à 3 axes n’est pas adaptée pour l’obtention de corsets de haute performance.Cette thèse apporte des méthodologies clés pour le développement d’un nouveau concept de machine de fabrication additive multiaxes spécifique, où le dépôt s’effectue sur un substrat en rotation. La définition de la forme de ces substrats fait l’objet d’une première méthode proposée. En s’appuyant sur les morphologies de corsets, la génération de formes complexes de substrats permet de minimiser l’utilisation de supports et réduit l’impact sur le temps de fabrication. La configuration de dépôt sur un tel substrat en rotation implique une architecture de machine non conventionnelle, qui doit être définie parmi un ensemble de possibilités. Un modèle d’optimisation d’architecture de machine à Commande Numérique (CN), basé sur les tâches opératives, est proposé afin de faciliter cette définition. Enfin, le pilotage du dépôt sur cette machine nécessite la définition d’une trajectoire précise, objet de la troisième contribution, qui propose une approche innovante de génération de trajectoires multiaxes dédiée à la fabrication de structures de supports à faible densité pour cette architecture spécifique.

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tel-05556403 , version 1 (17-03-2026)

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  • HAL Id : tel-05556403 , version 1

Citer

Alexis Claude. Approche méthodologique pour l’implémentation d’un procédé multiaxes dédié à la fabrication additive de corsets orthopédiques personnalisés. Mécanique des solides [physics.class-ph]. Université de Toulon, 2025. Français. ⟨NNT : 2025TOUL0004⟩. ⟨tel-05556403⟩
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