Créer des casques sur mesure imprimés en 3D pour enfants chez Cerebra grâce à Artec Eva

21/08/2019

Une association caritative britannique venant en aide aux enfants souffrant de maladies cérébrales voulait créer des casques d’équitation sur mesure à l’aide du scan et de l’impression 3D.

Imogen ne peut pas courir ni jouer avec les autres enfants, mais elle peut monter à cheval. Née avec onze semaines d’avance et une diplégie spastique, une forme de paralysie cérébrale, elle passe la majorité de son temps dans un fauteuil roulant ou assise. Faire de l’équitation lui procure beaucoup de joie. Toutefois, étant donné qu’elle souffre également d’hydrocéphalie, un gonflement excessif du cerveau, sa tête est plus large que la normale, ce qui signifie qu’elle n’a jamais pu trouver de casque d’équitation à sa taille.  

Tous ses casques étaient soit trop grands et couvraient ses yeux quand elle faisait de l’équitation, soit étaient trop petits et inconfortables. Sa mère devait coincer un morceau de tissu sous les casques trop grands pour les empêcher de bouger, ce qui provoquait rapidement un mal de tête de plus en plus intense à la fillette.

Malgré l’impossibilité de trouver un casque d’équitation confortable, l’amour et le dévouement d’Imogen pour ce sport l’ont incitée à pratiquer le dressage et à y exceller, d’où l’importance encore plus grande de trouver un casque à sa taille. L’équitation est une activité risquée : le taux d’admission aux urgences des cavaliers blessés est jusqu’à 400 % supérieur à celui des motocyclistes, des footballeurs et des skieurs. 

Frustrée par le manque de choix de casques, Catherine, la mère d’Imogen, s’est tournée vers Cerebra. Cette association caritative est connue dans tout le Royaume-Uni pour ses produits conçus sur mesure à destination des enfants ayant des besoins particuliers. Située au sein de l’université du pays de Galles Trinity Saint David, le Centre d’innovation Cerebra (CIC) est une organisation entièrement financée par les dons et développant des produits hautement fonctionnels, innovants et amusants qui, non seulement, facilitent la vie des enfants mais sont également si attrayants que, bien souvent, en les voyant sur le terrain de jeu ou à l’école, les autres enfants demandent à leurs parents s’ils peuvent avoir les mêmes.

Les concepteurs du Centre d’innovation Cerebra ont déjà fabriqué plusieurs casques sur mesure pour des enfants souffrant d’hydrocéphalie. Le Dr Ross Head explique comment tout a commencé : « Quand j’ai vu ce qu’Artec Eva pouvait faire, mon cerveau à commencer à bouillonner d’idées sur les façons d’utiliser le scanner dans notre travail. C’est là que j’ai pensé à y recourir pour fabriquer des casques sur mesure. » 

« Le processus final de conception/production s’est emboîté quand j’ai eu l’idée de combiner le scan, l’impression 3D des moulages, l’utilisation de plastique à renfort de verre pour la coque, et le fraisage CNC de la doublure en polystyrène », poursuit-il.

Ross Head a découvert Artec Eva grâce à Ian Walsh, directeur du Centre d’innovation et de technologies d’assistance (ATiC), et à son équipe d’innovateurs. Auparavant, ATiC avait consulté les experts en scan 3D de Central Scanning, revendeur certifié Or d’Artec. C’est au cours d’une présentation des scanners d’Artec qu’ATiC a compris qu’Eva serait un ajout inestimable à leur palette d’outils.

ATiC est un pôle de recherche qui met en pratique les outils d’innovation stratégique et la réflexion conceptuelle centrée sur l’utilisateur en soutenant les collaborations dans les domaines de la santé et du bien-être.

ATiC a recours à diverses technologies de capture de la réalité telles que le scan 3D, la biomécanique et l’oculométrie, ainsi qu’à une série d’équipements de prototypage avancés, dont les imprimantes 3D de pointe. ATiC soutient et aide également de nombreuses associations caritatives et organisations en inventant de nouveaux produits, services et systèmes dans les domaines de la santé et du bien-être.

Jusqu’à présent, l’équipe d’ATiC collabore avec le Dr Ross Head de Cerebra en lui fournissant le scanner Artec Eva et en développant le casque d’Imogen. Avec un peu de chance, cette coopération sera la première d’une longue série, ATiC et Cerebra aspirant tous les deux à améliorer davantage le processus de conception et de fabrication.

Imogen et Artec Eva lors du scan

Artec Eva est un scanner 3D léger qui utilise une lumière blanche structurée 100 % sûre et scanne rapidement, nécessitant moins d’une minute d’immobilité de la part de l’enfant. Le scan 3D apparaît en temps réel sur l’écran dans Artec Studio, le logiciel du scanner. Les scans sont ensuite traités et exportés dans un logiciel de CAO avant l’impression 3D. Dans le logiciel de CAO, l’outil Décalage est utilisé pour obtenir les dimensions exactes permettant de créer un modèle 3D précis qui servira à fabriquer un casque parfaitement adapté.

Imogen et Artec Eva lors du scan

« Imogen était intriguée lorsqu’Eva a scanné son visage et son crâne. Étant donné que le scanner ne présente aucun danger, le fait qu’elle entrouvre les yeux plusieurs fois durant le scan n’a posé aucun problème. Et elle n’a pas rencontré la moindre difficulté à rester immobile pendant le scan, qui était terminé avant même qu’elle ne s’en rende compte », explique Ross Head.

Scan d’Imogen en temps réel avec Artec Eva dans le logiciel Artec Studio

Après le scan et l’exportation vers le logiciel de CAO, un modèle en deux parties a été créé. Ross Head décrit le processus physique de création du casque : « La couche protectrice interne en polystyrène est exportée pour le fraisage CNC et le modèle de la coque est utilisé pour créer un moule (femelle) imprimé en 3D. Une fois la surface interne du moule rendue lisse, des couches de PRV et de kevlar sont posées à l’aide de résine époxy pour créer une coque externe extrêmement solide. »

Ross Head tenant un casque disponible sur le marché (gauche) et un casque Cerebra sur mesure (droite)

Ensuite, le casque est entièrement approuvé et certifié par la British Standards Institution (BSI), qui atteste son niveau élevé de protection et de qualité. Trois casques ont été fabriqués jusqu’à présent et deux enfants (dont Imogen) ont été scannés avec l’Artec Eva d’ATiC. D’autres casques sont en préparation, et le centre d’innovation Cerebra observe un intérêt croissant pour ses casques.

Ross Head est enchanté des résultats : « Nous sommes vraiment au tout début avec le scanner Eva car nous créons des produits sur mesure pour chaque enfant. Eva nous permet de fabriquer des objets en utilisant les mesures exactes de l’enfant. Ainsi, lorsque celui-ci le porte ou s’assied dessus ou dedans, il lui va comme un gant. Pour quelqu’un qui a toujours eu l’habitude de ne pas se sentir à sa place, le fait d’essayer quelque chose qui lui va parfaitement est tout simplement un rêve qui se réalise. »

Ross Head et Imogen avant sa première balade à cheval coiffée de son nouveau casque

« Cette fois-ci, il s’agit de casques, mais nous réfléchissons déjà à une multitude d’applications pour Eva, poursuit Ross. Maintenant que nous savons qu’il nous offre la précision dont nous avons besoin, et même davantage, les possibilités sont infinies et nous pouvons imaginer et créer ce que nous voulons pour nos enfants. »

Outre des casques sur mesure, Cerebra fabrique également d’autres produits personnalisés pour les enfants handicapés : des harnais qui leur permettent de jouer à la balançoire sans risquer de tomber ; des chaises à bascule pour les enfants plus âgés afin qu’ils puissent jouer et faire de l’exercice en toute sécurité ; des luges avec un système de retenue qui permettent aux enfants de glisser gaiement dans la neige ; des chevaux et des fauteuils à bascule ; le siège de soutien postural GoTo, qui aide les petits enfants souffrant d’un handicap physique à garder une bonne posture lors des déplacements ; et beaucoup d’autres !

Cerebra est fermement convaincu que les enfants devraient avoir l’occasion de poursuivre et de réaliser leurs rêves, quels qu’ils soient : ne vous limitez jamais aux limites des autres. Dans cet esprit, Cerebra conçoit toutes sortes d’équipements spéciaux pour que les enfants aux besoins particuliers puissent par exemple participer à des triathlons, surfer, et même faire de l’alpinisme ! Ainsi, à l’automne dernier, Cerebra et Imogen, assise dans un VTT à quatre roues créé spécialement pour elle par Cerebra, ont gravi ensemble le sommet du pays de Galles du Sud.

L’équipe de CIC et Imogen au sommet de Pen y Fan, point culminant du pays de Galles du Sud

« Imogen était ravie et fière d’être montée jusqu’en haut. C’est entièrement grâce à l’équipe de Cerebra qu’elle a pu vivre cette aventure : sa paralysie cérébrale l’avait toujours empêchée de faire quelque chose de ce genre. Combien de fois n’a-t-elle pas pu participer à des activités physiques et s’est-elle sentie exclue… Pouvoir faire ce genre de choses augmente vraiment sa confiance et son estime de soi », se réjouit la maman d’Imogen.

Imogen coiffée de ses nouveaux casque et toque, et son meilleur ami !

« Imogen adore son nouveau casque ! Il est si confortable et si beau que, si cela ne tenait qu’à elle, elle ne descendrait plus de cheval ! Le Centre d’innovation Cerebra a créé un casque magnifique et super confortable qui lui permet de concourir dans le sport qu’elle aime ! L’équipe de Cerebra a même recouvert le casque d’une toque en soie de la couleur préférée d’Imogen ! », poursuit Catherine.