Ottimizzazione dei dispositivi ortesici
Riassunto | L ‘ottimizzazione del design di un dispositivo ortesico consente di risparmiare il 40% di peso
Il problema | Ricoh 3D ha collaborato con i professionisti del settore medico di The Orthotic Research & Locomotor Assessment Unit (ORLAU) per produrre in serie un meccanismo a leva che assiste i pazienti nell’applicazione e nella rimozione dell’ortesi caviglia-piede .
I nostri ingegneri si sono quindi occupati di ridurre il peso del pezzo per migliorare ulteriormente il comfort e abbassare il prezzo per questo settore estremamente sensibile ai costi, ma senza compromettere la resistenza del pezzo necessaria per sollevare il dispositivo dalla gamba del paziente.
La soluzione | Un CCD (Dispositivo di Correzione della Contrattura della Caviglia) viene utilizzato per aiutare a trattare i pazienti che soffrono di contratture muscolari e dei tessuti molli intorno ai muscoli della caviglia e del polpaccio.
I pazienti spesso trovano difficile indossare e rimuovere regolarmente un dispositivo ortesico nell’ambito della loro riabilitazione. Il team di ricerca sull’ortesi del Robert Jones and Agnes Hunt Orthopaedic Hospital ha sviluppato un ingegnoso meccanismo a leva che apre il CCD per migliorare la facilità d’uso, aiutando al contempo l’utente ad applicare la forza di allungamento.
Questo meccanismo era stato inizialmente prodotto con una lavorazione e un assemblaggio convenzionali ma, dopo aver consultato Ricoh 3D, è stato chiaro che la stampa 3D offriva un’opzione migliore, stampando il giunto a sfera in situ, eliminando la necessità di assemblaggio. Il prodotto finito è leggero e robusto, ma allo stesso tempo flessibile e testato per oltre 3.000 cicli, con una durata di vita stimata di oltre cinque anni.
L’ausilio stampato in 3D ha ricevuto un feedback positivo da parte degli utenti, ma il team di Ricoh 3D sapeva che era possibile ottenere ulteriori vantaggi, come le strutture a reticolo e la rimozione della polvere intrappolata, utilizzando un software di ottimizzazione del design, pur mantenendo una resistenza sufficiente per l’applicazione prevista. Poiché il dispositivo viene prodotto in volumi ridotti, era fondamentale ridurre il costo complessivo grazie a un pezzo più leggero e a un minore utilizzo di polvere.
Per prima cosa è stata effettuata un’analisi agli elementi finiti (FEA) per determinare l’attuale Fattore di Sicurezza e verificare quanto materiale poteva essere rimosso e dove. Non c’erano vincoli di struttura interna, ma il team doveva consentire la rimozione della polvere non sinterizzata per rendere il pezzo più leggero e quindi ridurre il costo del tempo di sinterizzazione.
Successivamente, sono stati creati miglioramenti di Generative Design (GD) utilizzando un software intelligente per rimuovere il materiale. Sono state introdotte strutture a reticolo ed è stata rimossa la polvere intrappolata per alleggerire la leva del 40%, da 48,3 g a 29,2 g, e ottenere una riduzione dei costi del 15%.
Sono stati eseguiti una serie di test di carico distruttivi per confermare che il nuovo pezzo ottimizzato funzionava ed era resistente come il progetto originale. I risultati hanno dimostrato che, come l’originale, il pezzo non poteva essere distrutto e tornava alla sua forma originale dopo i test.
Il nuovo pezzo ottimizzato, più economico, ha soddisfatto tutti i requisiti di piegatura e qualità del cliente, mentre il design innovativo e futuristico di è piaciuto anche agli utenti finali.
Il sistema di meccanismi a leva è ora in piena produzione e contribuisce a semplificare la vita dei pazienti grazie alla tecnologia 3D .
Ricoh 3D non vede l’ora di collaborare con ORLAU per le future innovazioni in campo sanitario, dato che il settore medico continua a rendersi conto dei vantaggi della stampa 3D nel migliorare e personalizzare le cure.
