Noga, która pasuje, modelowanie 3D i drukowanie 3D dają protezie osobisty charakter

Bez wątpienia najważniejszymi aspektami projektowania protezy są jej mechaniczna i biomechaniczna funkcjonalność, trwałość i przystępna cena. Amputowane potrzebują czegoś, co działa i pasuje do ich indywidualnych potrzeb – zapomnij o dzwonkach i gwizdkach. Na szczęście technologia druku 3D przyniosła już ogromne postępy w dziedzinie rozwoju protetycznego i produkcji, umożliwiając naukowcom tworzenie lekkich, niedrogich, zindywidualizowanych i zoptymalizowanych biomechanicznie urządzeń, aby poprawić jakość życia potrzebujących.

Tak więc, gdy wszystkie te podstawowe funkcje zostaną spełnione, czas na przejście w górę hierarchii do bardziej osobistych potrzeb, takich jak poprawiony wygląd estetyczny i rodzaj personalizacji, które mogą pomóc osobom po amputacji odzyskać swoją indywidualność i poczucie siebie. Po raz kolejny technologia druku 3D sprawia, że ​​jest to łatwiejsze i tańsze. Pionierska współpraca między 3D Systems , Thinking Robot Studios , oprogramowaniem Geomagic Freeform i absolwentką kanadyjskiej sztuki, Natashą Hope Simpson, doprowadziła do innowacyjnego, artystycznego i niedrogiego sposobu na masową personalizację i lokalną produkcję protez i owiewek protetycznych. Zespół zaprezentował niedawno swój proces projektowania i wizję produktu podczas webinara na żywo .

Natasha z wydrukowaną na 3D protezą, powyżej i ostatnimi owiewkami Visijet Clear, poniżej.

Historia rozpoczęła się w 2013 roku, kiedy Nova Scotia rezydent Natasha Hope Simpson został ranny w wypadku hit-and-run i stracił część jej lewą nogę poniżej kolana. Chociaż była wyposażona w funkcjonalną nogę i stopę protetyczną, absolwentka NSCK Nova Scotia nie była zadowolona z wyglądu. „Chciałem odzyskać moją symetrię, chciałem czegoś, co poprowadziło projekt mojego ciała i mojego naturalnego projektu” – powiedział Simpson. Zamiast postrzegania jej amputacji jako niepełnosprawnej, zdecydowała się ją postrzegać jako „negatywną przestrzeń”, która była teraz częścią jej ciała, i że dzięki swojej artystycznej wizji mogła aktywnie przeprojektować. „To było dla mnie bardzo terapeutyczne.”

Wykonanie „nogi, która pasuje”

Następnie Simpson połączył się z Gregorem Ashem, dyrektorem Instytutu Kreatywności Stosowanej w NSCAD, Michaelem Fanningiem, CEO firmy 3D Systems, partnerem NovaCAD, i Kendallem Joudrie, CEO Thinking Robot Studios, nowopowstałego, zrobotyzowanego studia projektowego również z Nowej Szkocji. Zespół otrzymał prawdziwe wyzwanie: zaprojektować nogę, która mieści się w ciągu zaledwie dwóch tygodni.

Simpson natychmiast rozpoczął pracę w Thinking Robot, dołączając do zespołu, który obejmował stażystów inżynierskich z lokalnego uniwersytetu. Chociaż nie miała wcześniej żadnego doświadczenia z oprogramowaniem do projektowania komputerowego, Geomagic Freeform 3DS, wielozadaniowa platforma do projektowania rzeźby 3D, okazała się łatwa i intuicyjna dla młodego artysty multimedialnego do opanowania – zwłaszcza dzięki urządzeniu haptycznemu Geomagic Touch. Dzięki sprzężeniu zwrotnemu siły i wejściu o sześciu stopniach swobody urządzenie dodaje poziom fizyczności, wrażenie rzeźbienia rąk i radykalnie zmniejsza krzywą uczenia się pracy z CAD.

Geomagic Haptic Touch Device

„Kiedy naciskam pióro na kawałek gliny na ekranie, czuję opór. Praca nad piórem i papierem przy projektowaniu 3D na komputerze była naprawdę przyjemna, ponieważ znacznie ułatwiło to przejście. Rozumiem, nad czym pracuję przede mną w bardziej dotykowy sposób „- powiedział Simpson. Powiedziała, że ​​w ciągu zaledwie sześciu miesięcy czuła się dobrze przy projektowaniu komputerów.

Podczas webinarium Simpson wyjaśniła, w jaki sposób wykonała anatomiczny szkic mięśni i żył nóg, a korzystając z narzędzi Geomagic, zręcznie wyrzeźbiła organiczny i szczegółowy wzór powierzchni na przedniej i tylnej skorupie protez. Podczas demonstracji na żywo użyła narzędzi do rzeźbienia w glinie i lustrzanej gliny, aby porównać trójwymiarową skan jej prawej nogi do skanu protezy lewej nogi i nałożyła na nią anatomiczny szkic. Jej artystyczna inspiracja pochodzi od innego twórcy druku 3D, nowojorskiego Melissa Ng, którego trójwymiarowe, fantazyjne maski w 3D zostały już zaprezentowane na 3Ders.org.

Zrzuty ekranu procesu projektowania w ramach Freeform Geomagic

Gdy była zadowolona z projektu, nadszedł czas, aby przekształcić go w coś funkcjonalnego. Inżynierowie stażyści zintensyfikowali się, aby pomóc w stworzeniu systemu mocowania, który umocowałby przeprojektowane okładki do faktycznej protezy. Następnie przyszedł druk 3D.

Zespół 3DS użył Visiget SL Clear, materiału klasy 6, który jest znany ze swojej klarowności, wartości estetycznej i funkcjonalnej, do końcowej iteracji (prototyp został wydrukowany w nieprzezroczystym plastyku SLA). W ciągu 12 godzin wydrukowano w sumie osiem pojedynczych części na drukarce 3D SLA

Aby uzyskać teksturowaną, szczegółową konstrukcję opartą na anatomicznym szkicu, Simpson 3D wydrukował wzór w postaci płaskiego obrazu, natryskowo pomalował białe pokrywy, a następnie delikatnie zmoczył wierzchnią warstwę. Rezultatem jest część biała, półprzezroczysta, z cieniowaniem, która podkreśla projekt Simpsona.

Od czasu sukcesu ich prototypowego i ostatecznego modelu, Simpson i Thinking Studios pracują nad wprowadzeniem ich koncepcji na rynek, w celu zapewnienia szerokiej gamy protez i owiewek protetycznych masowej publiczności, ale dostosowują się do indywidualnych potrzeb każdej osoby. Ich celem jest bezpośrednia sprzedaż konsumentowi, obniżenie kosztów i poprawa dostępności. Chociaż nie wspomniano o żadnej cenie, mają nadzieję wprowadzić swój produkt na rynek w ciągu najbliższych sześciu miesięcy.

Według Ash, zespół pracuje nad uniwersalnym systemem mocowania, który, choć obecnie ściśle tajny, pozwoli użytkownikom na wielokrotne powtarzanie protetycznego lęku. Idealnie byłoby, gdyby osoby po amputacji, takie jak Natasha, mogły obudzić się rano i mieć kilka różnych „plug and play” protetyków do wyboru, z których każda odzwierciedla inny nastrój, osobowość lub trend – tak jak wybieranie obuwia rano.

Jedna rzecz to mieć funkcjonalną protezę, która może pomóc osobom po amputacji odzyskać kontrolę i mobilność. Jednak dzięki technologii druku 3D nie trzeba się na tym zatrzymywać. Pozwalając ludziom przywrócić część swojej osobowości – aby odzyskać swoją negatywną przestrzeń – Studio Robotów Myślących, Oprogramowanie 3D i Geometryczne Freeformy oraz Natasha Hope Simpson są na dobrej drodze do zmiany sposobu, w jaki osoby niebędące projektantami mogą być bezpośrednio zaangażowane w projektowanie komputerów 3D, i jak protetyczne kończyny mogą być tak samo funkcjonalne, jak spersonalizowane, znaczące i sugestywne dzieła sztuki i wzornictwa.