Pièces en alliage de zinc pour le médical.
Le Zamak est un matériau adapté à de nombreux instruments de précision utilisés en médecine interne. Matériau de choix des concepteurs et se caractérisant par une résistance mécanique, une dureté et une rigidité de haut niveau, le zinc moulé offre des performances optimales, une longue durée de vie et un bon rapport coûts-avantages.
Les avantages du zinc
Les alliages de zinc possèdent de nombreux attraits. Tout d’abord, ils permettent une transformation économique grâce à des cycles très courts, un point de fusion bas (entre 380 et 390°C), des angles de dépouille limités, une production aux dimensions presque finales et une grande durabilité des moules. Ensuite, ils possèdent de bonnes propriétés de moulage : tolérances serrées des moulages bruts (jusqu’à IT 8), excellente fluidité (moulage de parois fines), blindage électrique et électromagnétique. Leurs caractéristiques mécaniques sont relativement bonnes (ZP0410 : Rm entre 300 MPa et 340 MPa, Rp0,2 de 290 MPa à 330 MPa et module d’élasticité de 85 GPa). Ils offrent un blindage contre les rayonnements électriques et électromagnétiques (CEM) et sont enfin 100% recyclables.
Les différents alliages de zinc
Les alliages de zinc se composent de trois familles distinctes. Tout d’abord, des alliages ZL3, ZL5 et ZL2 (Zamak), employés pour la réalisation de pièces fonctionnelles et décoratives dans toutes les industries. Ensuite des alliages Kayem, utilisés pour la fabrication économique d’outillages de presse (outils de découpe et d’emboutissage, moules d’injection, de soufflage ou de thermoformage des matières plastiques). Et enfin des alliages ZL8, ZL12 et ZL27 (ZA), dont les principaux atouts sont de répondre à des exigences particulières de résistance au frottement ou de tenue en température.
De nombreux traitements de surface et une très bonne précision dimensionnelle
Les alliages de zinc proposent de nombreuses finitions de surface (décoratives ou de protection) comme les revêtements galvanisés. En matière de précision, les alliages de zinc sont presque imbattables pour mouler sans usinage les composants en filigrane les plus complexes. Pour les petites pièces, une tolérance dimensionnelle reproductible inférieure à 0,03 mm peut être garantie à l’aide de machines modernes et de simulations de moulage réalisées par ordinateur. Peu de procédés permettent de fabriquer des pièces avec autant de fiabilité et de précision. L’usinage mécanique en devient d’ailleurs bien souvent superflu.
Les utilisations possibles du zamak dans le médical
Les alliages de zinc sont omniprésents dans les cabinets médicaux et les hôpitaux. On les trouve ainsi dans les éléments suivants : défibrillateurs, tensiomètres, stéthoscopes, tables de chevet, lits d’hôpital, supports de perfusion, pompes à perfusion, inhalateurs, respirateurs artificiels, ionisateurs, purificateurs d’air, concentrateurs d’oxygène portables, pompes d’alimentation artificielle, sièges élévateurs, dispositifs de surveillance, fauteuils roulants, béquilles, …
Les exigences du secteur médical
Le Zamak répond non seulement aux exigences de précision du monde médical, mais également aux obligations d’hygiène imposées aux composants entrant en contact avec les êtres humains et leur environnement (non placés au sein d’une machine). Ces composants doivent ainsi pouvoir résister à une utilisation régulière de détergents et désinfectants sans que leur fonctionnement et leur apparence se dégradent. La vaste palette de surfaces possibles avec le zinc signifie que ce métal offre toujours une solution adaptée, même dans les environnements les plus exigeants. Lorsque des pièces en zinc moulé sont utilisées dans un environnement agressif ou doivent répondre à des exigences esthétiques, de nombreux types et qualités de couches de conversion, de revêtements organiques et de placage (nickel ou chrome satiné ou brillant) sont possibles.
Un moulage de qualité constitue le prérequis de base pour obtenir des surfaces impeccables. Toutefois, un traitement de surface économique par vibro-abrasion peut être utilisé pour retoucher la surface à l’état brut de moulage. De plus, des surfaces lisses peuvent être obtenues avant le traitement de finition par un léger avivage ou par un polissage chimique. Par ailleurs, la grande fluidité des alliages de zinc permet de texturer des zones ou des pièces entières à l’état brut de moulage. Enfin, lors de la réalisation des moules, il est possible d’intégrer des gravures ou des logos qui apparaîtront directement sur les pièces.
Des parois fines et une grande liberté de conception
Les appareils portables, tels que les caméras dentaires que les médecins déplacent dans la bouche des patients ou les appareils optiques visant à analyser l’œil humain, doivent être équilibrés, agréables à utiliser et fiables. La haute densité du zinc et la possibilité de mouler des parois extrêmement fines permettent aux concepteurs de bénéficier d’une grande liberté en jouant sur le poids, l’équilibre, la qualité et l’inertie. Sa fraîcheur au toucher (typique des métaux) et ses autres effets sensoriels sont appréciés par de nombreux utilisateurs du zinc moulé.
La protection contre les rayons X
La protection contre les rayonnements est une propriété importante. Il peut s’agir de protéger les êtres humains contre les rayons X, mais aussi d’éviter qu’un dispositif sensible soit influencé par les rayonnements électriques ou électromagnétiques générés par d’autres appareils. Les propriétés de blindage du zinc constituent ainsi un avantage appréciable dans ce type d’applications. Certains produits sont fabriqués en grandes quantités, comme les lits d’hôpital et les tables de chevet. Dans ce cas, le rapport technico-économique est un point essentiel.
La demande en zinc dans le monde médical
Les prévisions indiquent que l’utilisation d’alliages de zinc dans le secteur médical va se renforcer dans les années à venir. L’espérance de vie, en particulier en Occident, ne cesse d’augmenter. Cette évolution implique un renforcement des contrôles de santé, ainsi que de l’utilisation d’appareils de mesure et de traitement individuels et portables. Actuellement, les tensiomètres et les appareils d’assistance respiratoire sont déjà très répandus. Le Zamak constitue le matériau de choix pour un fonctionnement précis et une durée de vie étendue.
Les évolutions futures des alliages de zinc
Des évolutions récentes des alliages de zinc voient le jour par la mise sur le marché de nouveaux alliages ou par l’utilisation de nouvelles techniques de moulage. Pour les nouveaux alliages, la fluidité et l’aptitude au moulage ont été optimisées en modifiant la composition des alliages, notamment avec des éléments permettant d’obtenir un grain plus petit. Il est ainsi possible d’obtenir une qualité optimale, en particulier sur les pièces à paroi fine (jusqu’à 0,3 mm d’épaisseur) et les pièces demandant une attention particulière en matière de surface. Les alliages optimisés pour les moulages à paroi fine et les conceptions intelligentes permettent de réduire le poids jusqu’à 30 %. Ensuite, de nouvelles avancées sont survenues dans le domaine du moulage et du traitement des surfaces. Tout d’abord, les techniques limitant ou éliminant la descente de coulée permettent de réduire l’utilisation des ressources et la consommation d’énergie. Ensuite, le moulage de mousse de zinc peut réduire la quantité de matériau nécessaire de plus de 50 % et permet d’obtenir des pièces dont l’intérieur dispose de pores ouverts et l’extérieur d’une surface fermée, prête au polissage ou à la galvanisation.
Remerciements à nos partenaires Expérience-Zamak , Initiative Zink et IZA que vous pourrez retrouver sur leur site.
Mon objectif est de mieux faire connaître les alliages de zinc et leur potentiel pour créer des vocations au sein des bureaux d’études, des écoles et des donneurs d’ordres.