10 linee guida per stampare una mano protesica senza necessità di assemblaggio

La stampa 3D ha reso le protesi accessibili a molte più persone di quante ne avessero accesso prima, specialmente nei paesi in via di sviluppo. Tuttavia, l’Organizzazione Mondiale della Sanità stima che ci siano ancora circa 40 milioni di amputati nei paesi in via di sviluppo e che solo circa il 5% di loro abbia accesso alle protesi di cui hanno bisogno. Mentre diverse organizzazioni si sono formate allo scopo di fornire arti stampati 3D agli amputati, questi arti richiedono in genere passaggi hardware e di assemblaggio aggiuntivi una volta completato il processo di stampa, rendendoli meno direttamente accessibili.

In un documento intitolato ” Dieci linee guida per la progettazione di meccanismi di non assemblaggio: il caso di protesi stampate in 3D “, un gruppo di ricercatori spiega come hanno sviluppato una mano protesica che può essere stampata in 3D in un unico pezzo senza la necessità di hardware aggiuntivo o assemblea. Elenca diversi requisiti funzionali per una mano protesica:

Controllo motorizzato
Presa adattiva
Cosmetici
Basso peso
Impermeabile e antipolvere
Il concetto progettuale principale della mano protesica dei ricercatori è costituito da quattro dita mobili guidate da un singolo collegamento e un pollice statico. Le dita sono collegate al palmo da un singolo giunto a cerniera che consente un movimento rotatorio completo.

“Le dita sono accoppiate insieme seguendo una configurazione ad albero di whipple”, spiegano i ricercatori. “Ciò consente di differenziare il movimento tra le dita, consentendo in tal modo una presa adattiva. Tutte le dita mobili sono tirate da un sistema di trasmissione della forza costituito da un collegamento principale, dalla configurazione dell’albero a sbalzo e dai collegamenti delle dita. Le dita sono guidate da un cavo Bowden collegato al collegamento principale e limitato a seguire un movimento lineare insieme all’escursione del cavo. Le forze di ripristino sono raggiunte da molle collegate alla base delle dita. ”
Proseguono definendo 10 linee guida per la progettazione di una mano protesica non assemblata stampata in 3D:

1.Design in termini di grande gioco meccanico.
2.Supporta parti mobili perpendicolari al loro piano di interazione. I piani che richiedono superfici lisce (ad es. Piani di interazione) non devono essere toccati dal materiale di supporto.
3.Fornire aperture per la rimozione dei supporti.
4.Integrare la funzionalità delle parti standard (ad es. Bulloni, molle e rondella) nel design.
5.Ridurre il gioco posizionando le parti con tolleranze elevate in parallelo con il piano di stampa.
6.Rimuovere il gioco per pretensione o forza di attuazione
7.Evita il gioco sostituendo il contatto rigido con interfacce conformi.
8.Progettare la forma di vari componenti in base allo stress.
9.Scegli la densità del materiale (in caso di stampa 3D) in base allo stress.
10Allinea il piano di stampa 3D con il carico dominante.
Utilizzando un materiale Ultimaker 3 e PLA, i ricercatori hanno stampato in 3D una mano protesica in un unico pezzo e testato le sue prestazioni meccaniche.

“Il dispositivo protesico poteva raggiungere la presa adattiva anche se era guidato da un singolo segnale di forza”, affermano i ricercatori. “Una contropressione è stata fornita dal comportamento conforme delle molle a balestra per riportare le dita ad uno stato aperto durante le condizioni passive. Un collegamento di guida è stato fabbricato con la protesi della mano per attivare manualmente il dispositivo ed eseguire diversi schemi di presa “.
La protesi consente di controllare il corpo, assomiglia a una vera mano umana ed è leggera, resistente all’acqua e alla polvere. Il costo totale del materiale è stato di circa $ 10. Secondo i ricercatori, la forza di attivazione necessaria per afferrare un pizzico e l’energia necessaria per chiudere la mano sono significativamente inferiori rispetto alle altre mani protesiche commerciali alimentate dal corpo. L’efficacia della mano è promettente, così come il fatto che sia stato stampato in 3D senza necessità di assemblaggio o hardware aggiuntivo.

Questo disegno potrebbe fare una grande differenza nei paesi in via di sviluppo in particolare. Se è richiesta solo una stampante 3D e materiali economici, diventa molto più facile per le persone in questi paesi fabbricare le proprie protesi senza fare affidamento su aiuti esterni.

Gli autori del documento includono Juan Sebastian Cuellar, Gerwin Smit, Amir Zadpoor ​​e Paul Breedveld.

Be the first to comment on "10 linee guida per stampare una mano protesica senza necessità di assemblaggio"

Leave a comment