Densité de remplissage et fermeté : comment choisir la dureté d'une semelle imprimée en 3D
Avec les matériaux traditionnels, on choisit surtout la dureté d'une semelle par le matériau : EVA de telle ou telle densité, polypropylène de telle épaisseur. Avec une semelle imprimée en 3D, la logique change : avec un seul filament TPU, on peut fabriquer des semelles souples, fermes, ou combinant plusieurs duretés. Tout se joue dans le remplissage.
Cet article détaille comment choisir cette fermeté. Les réglages d'impression de base sont dans imprimer des semelles orthopédiques en TPU.
Pourquoi le remplissage fixe la dureté
Une pièce imprimée en FDM n'est pas pleine. Elle comporte des parois extérieures, des couches supérieures et inférieures pleines et, à l'intérieur, un remplissage : une structure répétée avec un motif et une densité (le pourcentage du volume intérieur occupé par la matière).
Quand le patient marche, c'est surtout cette structure interne qui se déforme. Moins de densité, c'est plus de vide : la semelle cède davantage. Plus de densité, c'est plus de matière pour répartir la charge : la semelle cède moins.
La dureté du filament (généralement un TPU Shore 95A) fixe la plage ; la densité choisit le point dans cette plage.
Quatre niveaux de fermeté
Dans Podia3D, la fermeté se prescrit en langage clinique et se traduit en densité de remplissage gyroïde :
| Fermeté | Densité | Orientation de départ |
|---|---|---|
| Souple | 10 % | Patients légers (< 60 kg) ou recherchant l'amorti |
| Moyenne | 16 % | Usage quotidien, 60–85 kg (option par défaut) |
| Ferme | 24 % | 85–105 kg, ou quand on recherche plus de contrôle que d'amorti |
| Très ferme | 33 % | > 105 kg, sport à impacts ou contrôle maximal de l'arrière-pied |
Ce sont des points de départ. Le ressenti final dépend aussi du filament utilisé (deux TPU 95A de marques différentes ne se comportent pas pareil), de l'épaisseur de la semelle dans chaque zone et du nombre de parois et de couches pleines. D'où l'intérêt d'imprimer un échantillon de chaque niveau avec votre profil et de le garder au cabinet comme référence.
Le motif compte aussi
À densité égale, le motif change le comportement :
| Motif | Comportement |
|---|---|
| Gyroïde | Similaire dans toutes les directions ; bon équilibre entre amorti et soutien. Le plus courant en TPU |
| Nid d'abeille | Plus rigide et résistant, moins d'amorti. Utile pour des bases fermes |
| Cubique | Résistant sur les trois axes, bon comportement général |
| Grille | Rapide à imprimer, rigide sur deux axes |
| Concentrique | Suit le contour ; très flexible, intéressant pour les zones souples |
| Lignes | Le plus léger et le plus rapide, résistance minimale |
Sans raison particulière, commencez en gyroïde et ne jouez que sur la densité : c'est plus simple à raisonner et à reproduire.
La fermeté par zones
C'est le grand atout de l'impression 3D. Le slicer peut appliquer une autre densité (et un autre motif) sur une partie de la pièce grâce aux modificateurs. En pratique, la prescription par zones suit les bandes anatomiques du pied :
- Arrière-pied (environ les premiers 32 % de la longueur) : souple pour amortir le talon (épine calcanéenne, fasciite) ; ferme pour plus de contrôle.
- Médio-pied / arche (32–58 %) : ferme pour soutenir la voûte, le cas le plus courant ; souple si la voûte est sensible.
- Avant-pied (58–100 %) : souple pour décharger les têtes métatarsiennes (métatarsalgie).
Travailler avec des zones prédéfinies plutôt que de « peindre » la dureté point par point présente des avantages : c'est le langage de la prescription podologique, cela se reproduit à l'identique sur le pied gauche et le pied droit, et c'est facile à documenter.
Couche de base et corrections avec leur propre dureté
Deux leviers plus fins :
- Couche de base. Une couche inférieure de quelques millimètres avec une autre fermeté, par exemple une base ferme sous une partie supérieure plus souple. Elle apporte de la stabilité sans renoncer à l'amorti là où le pied appuie.
- Corrections avec leur propre fermeté. Chaque élément ajouté peut avoir sa propre dureté : appuis métatarsiens ou talonnettes souples, calages très fermes, décharges fermes autour de la zone libérée.
Valider votre grille de fermeté
- Imprimez une semelle d'essai par niveau avec le profil et le filament définitifs.
- Étiquetez-la et comparez-la à la main avec vos matériaux habituels : c'est le moyen le plus rapide d'étalonner votre jugement.
- Si vous changez de marque de filament, refaites les échantillons.
- Documentez la densité qui correspond à chaque niveau dans votre procédé : cela fait partie de la documentation de fabrication.
Comment fait Podia3D
Dans Podia3D, vous choisissez la fermeté générale, la fermeté par zones (arrière-pied, médio-pied, avant-pied), le motif de remplissage et, si besoin, une couche de base d'une autre dureté. Chaque correction a sa propre fermeté par défaut (souple pour les appuis, très ferme pour les calages…), modifiable.
Tout cela voyage dans le projet 3MF sous forme de modificateurs de remplissage, pour Bambu Studio, OrcaSlicer, PrusaSlicer ou Cura. Inutile de recréer les zones dans le slicer.
Podia3D est un prototype en phase pilote et n'est pas certifié comme logiciel de dispositif médical. Vous pouvez l'essayer dès maintenant dans votre navigateur, sans inscription : vous démarrez avec un cas d'exemple chargé et, pour exporter le 3MF ou le STL, nous vous demandons simplement votre email.