Un adolescent de l'Alabama a imprimé un pied en 3D pour qu'un marine blessé puisse faire de la planche à neige

Au cours d'une année, Ashley Kimbel, âgée de 17 ans, est passée de l'adolescence ordinaire du lycée Grissom à Alabama à un héros pour une marine à la retraite. Quand l’ingénieur en herbe a rencontré Kendall Bane, un homme de 26 ans gravement blessé en Afghanistan, elle ne pouvait ignorer la façon dont son handicap l’avait rendu incapable de faire de la planche à neige et du vélo de montagne sans endommager sa prothèse. Maîtrisant rapidement un nouveau programme de modélisation 3D, elle lui a construit un nouveau pied qui lui a permis de poursuivre les activités qu’il aimait.

Kimbel a utilisé le logiciel de conception assistée par ordinateur Solid Edge de Siemens pour présenter son idée, l’adapter aux besoins de Bane, imprimer ses modèles en 3D et l’assembler à l’aide principalement de fibres de carbone provenant du laboratoire de son école.

«J'ai adoré faire ça, dit-elle Inverse. «J’ai adoré utiliser Solid Edge et travailler sur ce projet, c’est pourquoi je n’avais pas l’impression de travailler ou de projet. Je suis arrivé et c’était quelque chose d’amusant à faire. C’est donc le plus important de trouver quelque chose d’amusant qui vous passionne. »

Après avoir pris sa retraite, Bane s’était retrouvé incapable de faire de la planche à neige et du vélo de montagne sans se fatiguer ou endommager la prothèse. Il a environ une demi-douzaine de types de pieds prothétiques différents pour des activités différentes, comme celui qui peut être pointé comme le pied d’une ballerine pour la natation et un autre en forme de C pour le sprint. Mais il avait eu du mal à trouver l’équilibre parfait entre force et poids pour ses deux activités de plein air préférées.

«J’ai cassé plusieurs pieds en essayant de faire du snowboard ou d’essayer de faire du vélo dessus», a-t-il déclaré. «J’ai dit à mon prothésiste que j’aimerais un pied capable de survivre à très fort impact, mais ce qu’il m’a donné est vraiment lourd. Même si c’est quelques kilos de plus que mon pied habituel, c’est suffisant pour vous fatiguer énormément au cours d’une journée. »

Frustré, Bane a discuté du problème avec son frère Devon, qui venait juste d’être le mentor de GreenpowerUSA, un programme parascolaire axé sur l’ingénierie de la voiture électrique auquel Kimbel a participé. Devon a mis les deux en contact, et le reste appartient à l’histoire.

Kimbel a commencé par tester virtuellement la prothèse originale de Bane, le Versa Foot, un pied très résistant qui pesait 1,5 kg - un peu trop lourd pour être utile. Ce jumeau numérique lui a permis d'ajuster le pied d'origine pour visualiser quelles parties pourraient être coupées ou rasées pour réduire le poids. En fin de compte, les designs de Kimbel ont permis de réduire le poids à un peu plus de deux livres.

Elle n'a eu à tester qu'une poignée de modèles avant de décider avec Bane qu'ils avaient quelque chose d'intéressant à tester physiquement. À ce moment-là, dit-elle, les choses se sont un peu désordonnées.

Elle a imprimé en 3D le moule de la prothèse retravaillée et a commencé à le remplir avec de la fibre de carbone, de la résine et un matériau à haute résistance appelé Ultem, utilisé pour créer des pièces d'avion et de fusée. Mais après deux tentatives infructueuses et un four pressurisé défectueux, Kimbel a finalement été capable de lancer le pied.

«Nous avons décidé de simplement faire un lay-up humide, c'est-à-dire que lorsque vous mettez de la fibre de carbone sèche entre deux morceaux de plastique, vous versez de la résine dessus», a-t-elle déclaré. "C’est vraiment humide, collant et assez dégoûtant, mais ça s’est bien passé."

Après avoir fixé le pied à un pylône en acier inoxydable qui permettrait à Bane d’échanger facilement le pied, il était temps de faire un essai. Les premiers instants ont été éprouvants pour les nerfs de Kimbel, qui craignait que quelque chose ne se brise ou ne se détache, ce qui ferait tomber Bane. Mais après un test de marche tranquille et un test de course plus intense, son modèle s’avérait suffisamment solide pour permettre à Bane de recommencer à faire du snowboard et du vélo de montagne.

Comme tout bon ingénieur, Kimbel estime qu’il reste encore beaucoup à faire. Elle souhaitait à l'origine que le pied redessiné pèse plus près de 1,5 kg, ce qui, à son avis, est toujours possible en prenant des mesures de dimensionnement à quelques endroits, comme le haut du pied, et en remplaçant le piston interne par un composant plus léger. Mais pour l'instant, il n'y a pas de projet de deuxième version et Bane est satisfait du résultat.

Kimbel entame bientôt sa première année d'université à l'université de l'Alabama à Birmingham, où elle espère associer son amour pour la médecine à sa nouvelle passion pour l'ingénierie. Mais au lieu de prothèses, elle souhaite utiliser les compétences acquises auprès de GreenpowerUSA pour se spécialiser dans un domaine encore plus avant-gardiste.

"Je ne connais pas la fabrication de prothèses, mais je souhaite absolument intégrer l'ingénierie biomédicale et l'impression 3D dans ma future carrière", a déclaré Kimbel. «Être à la pointe de la médecine, peut-être des organes imprimés en 3D, je pense que c’est vraiment cool et que j’ai l’intention d’aller.»