Un’équipe di ingegneri dell’Università di Bergamo propone strategie di costruzione semplici basandosi sull’ingegneria inversa e tecniche di produzione additiva.
Un team del Dipartimento di Ingegneria Gestionale, dell’Informazione e della Produzione dell’Università di Bergamo ha di recente pubblicato sulla rivista Prosthesis uno studio in cui propone un modello base di tutore di polso e una serie di variazioni in spessore e materiale utilizzato, associando loro anche calcoli economici e di tempo richiesto.
L’intento è facilitare la realizzazione di questi dispositivi da parte anche di operatori meno esperti, senza rinunciare alla qualità ed efficacia. I metodi costruttivi proposti si basano sull’ingegneria inversa e sulle tecniche di produzione additive, rendendo il processo semplice e user friendly.
Nel processo proposto, gli autori hanno scelto di utilizzare uno scanner portatile per rilevare la conformazione dell’arto superiore del soggetto, ritenendolo più comodo e adeguato, oltre che meno costoso rispetto a TAC e RM.
Inoltre, optare per uno scanner portatile significa potersi recare direttamente dal paziente. Le immagini acquisite sono state quindi inviate a un programma CAD che le ha elaborate a fornire una serie di opzioni digitali del tutore.
Quale programma utilizzare? Che dire dei materiali?
Dal momento che lo scopo principale dello studio descritto è rendere il processo di produzione di un tutore di polso semplice per l’operatore ed efficace per il paziente, gli autori hanno selezionato per l’attività di modellazione un software basato su linguaggio Phyton in grado di sostituire le attività manuali dell’operatore: ciò rende possibile anche a persone non esperte di CAD di portare avanti il processo.
Il software consente di realizzare tutori con caratteristiche differenti, così da personalizzarli alle esigenze del paziente.
Una volta elaborato il prodotto in digitale, gli autori ne propongono la costruzione tramite stampa 3D, metodo sempre più diffuso in questo settore e che riduce al minimo il lavoro dell’operatore.
Gli autori hanno testato una serie di materiali, tutti biocompatibili: ABS (acrilonitrile butadiene stirene), nylon, PLA (acido Polilattico), PC (policarbonato), PA6-GF25((nylon 6 fibra vetro 25%) e PA6-CF20.
Come supporto di stampa, invece, è stata usata una miscela di PLA e TPU (poliuretano termoplastico).
Gli autori suggeriscono come ridurne al massimo l’uso, proponendo anche di ridurne la densità di un 10%. Il tutto per rendere il processo più sostenibile senza perdere efficacia terapeutica.
Analisi di tempo e costo
Il team ha effettuato anche un’analisi del tempo richiesto per realizzare un tutore in questo modo, evidenziando che la fase che ne richiede di più è la stampa stessa: a seconda del tipo di materiale selezionato e dello spessore utilizzato, questo periodo può variare tra le 2,2 ore e le 6,4 ore.
Per fare un esempio, i materiala compositi, come PA6-GR25 e PA6-CR20, richiedono almeno 4,5 ore per ottenere lo spessore minimo richiesto, mentre gli altri materiali ne richiedono tra le 2,2 ore e le 2,8 ore. Occorre poi tenere presente i tempi per la fase di annealing.
Per quanto riguarda i costi, invece, emerge che la voce di spesa maggiore in questo processo è il costo del materiale utilizzato, che va da un range di 6 euro per un tutore di 6 mm di spessore fatto in ABS o PLA a 30 euro per un tutore di 4 mmm realizzato in materiale composito.
Gli autori sottolineano che la stampa 3D richiede ancora parecchio tempo, ma si può ovviare con stampanti più performanti. Inoltre, con questo processo si ha la certezza di aver realizzato uno splint che si adegua perfettamente al polso del paziente. Lo studio riporta ulteriori considerazioni alla portata degli esperti, essendo open source.
(Lo studio: Sala, F.; D’Urso, G.; Giardini, C. Customized Wrist Immobilization Splints Produced via Additive Manufacturing. A Comprehensive Evaluation of the Viable Configurations. Prosthesis 2023, 5, 792-808. https://doi.org/10.3390/prosthesis5030056)
