HP Multi Jet Fusion migliora la qualità della vita

La combinazione con specifiche tecniche di progettazione ha consentito a Add+it e Puntozero di raggiungere risultati straordinari in ambito protesico.

Nello scenario attuale, il compito di medici, ingegneri e di molte altre categorie di professionisti è quello di migliorare la qualità di vita delle persone. Questo l’obiettivo principale anche di Francesco Leonardi e Ivan Vecchio di Puntozero (esperti in Design for Additive Manufacturing) e Gianluigi Rossi e Marco Preziosa (CEO di Additive Italia, innovativa startup per l’adozione dell’AM in ambito industriale) che hanno dato vita a un ambizioso progetto in grado di rivoluzionare il settore delle protesi medicali grazie alla manifattura additiva.

Analizzando con estrema cura lo stato dell’arte di progetti di protesi ortopediche in stampa 3D, queste due giovani realtà hanno unito le proprie conoscenze e competenze ingegneristiche per migliorare la vita di chi, ad esempio, ogni giorno deve indossare una protesi per poter svolgere normalissime attività di routine e non solo. Ne è nata una soluzione sostenibile, scalabile e ripetibile. Esaminando le esigenze di un paziente reale è stato possibile analizzarne le diverse problematiche come: la necessità di avere una protesi traspirante, una riduzione del peso per agevolare i movimenti, un maggiore comfort grazie a una struttura più avvolgente e “morbida”, e infine un livello di adattabilità/personalizzazione molto elevato. La combinazione delle tecnologie additive con specifiche tecniche di progettazione e l’utilizzo di HP Multi Jet Fusion, ha portato a un risultato straordinario: la creazione di una struttura che massimizza l’apporto di aria e, al contempo, minimizza il contatto diretto con la gamba in modo da eliminare la spessa calza in silicone necessaria per il sottovuoto.

Un architected material basato sulla struttura TPMS (Triply Periodic Minimal Surfaces) giroidale, quindi su formule matematiche, garantisce un controllo più preciso sia sulla conformità sia sugli spessori variabili. Per ridurre il peso sono state inizialmente ottimizzate e integrate forme e strutture, assicurando 5 punti fondamentali per il supporto e il contenimento. Inoltre, sono state utilizzate nervature direzionali per irrigidire la struttura così da poter mantenere un design leggero ma robusto. Partendo dalla considerazione che la comodità della protesi può variare nell’arco del tempo di settimane, mesi, anni per un’evoluzione della morfologia del moncherino, se non addirittura all’interno della stessa giornata a seconda dell’attività svolta, l’utilizzo della struttura TPMS giroidale ha consentito una distribuzione dei carichi e degli stress più uniforme. La macro-forma, che ricorda un fiore con 5 petali, è nata dall’analisi dei punti di attacco e di maggiore fastidio per il paziente, è stata quindi creata una parte interna a morbidezza controllata separata da quella esterna rigida. Questo consente una veloce rimozione e interscambio tra differenti imbottiture interne ottimizzate per attività differenti o per un’evoluzione nella guarigione e quindi della morfologia del moncherino. L’integrazione tra la funzionalità di comfort adattivo e funzione di ammortizzazione lasciano la struttura quasi del tutto sospesa nella parte centrale del basamento.

«La tecnologia MJF HP è stata in grado di sposare perfettamente tutte le esigenze di questo progetto», ha affermato Gianluigi Rossi di Add+it. «Il Materiale PA12 che abbiamo utilizzato per la parte esterna ha conferito un giusto bilanciamento tra flessibilità e rigidezza del componente, mentre il TPU perfetto per la creazione della parte morbida è anche biocompatibile, quindi ideale per il contatto con la pelle».

Mentre l’obiettivo principale del progetto era quello di risolvere tutte le problematiche sottolineate dal paziente, lo scopo secondario era sviluppare un processo solido ma allo stesso tempo dinamico, da poter applicare ad altri pazienti ed avere la possibilità di modificarne i parametri per una completa customizzazione, per un veloce adattamento all’evoluzione della morfologia e per un miglioramento costante del prodotto, guidato non solo da input numerici ma dal diretto feedback dell’utilizzatore.

«L’utilizzo della tecnologia di AM – ha dichiarato Francesco Leonardi di Puntozero – ci permette anche di pensare a un processo produttivo flessibile, rapido e relativamente economico. Come nella maggior parte dei progetti che approcciamo, partire da un’inspirazione naturale ci aiuta ad ingegnerizzare in modo ottimale i nostri prodotti. La forma naturale di questo componente nasce infatti dall’esigenza di integrare e far “crescere” parti con funzionalità differenti all’interno di un unico componente».

Pensare in additive è stata la chiave del successo di questo progetto, vincitore dell’European Product Design Award 2021 nella categoria Industrial and Life Science Design/Aids/Prosthetics. Ideare un prodotto sapendo di poter contare sulle potenzialità delle tecnologie additive, permette di sfruttare materiali e geometrie innovative, ingegnerizzate per oltrepassare i limiti delle tecniche tradizionali.