Swoboda projektowania i wysokiej jakości materiały HP Jet Fusion 3D Printing Solutions pozwoliły firmom Prensilia i Elastico Disegno wspólnie opracować robotyczną dłoń Mia dla osób po amputacji.
Wstęp
Prensilia produkuje protezy dłoni dla firm specjalizujących się w urządzeniach protetycznych oraz badaniach naukowych. Wraz z Elastico Disegno, firmą doradczą w zakresie projektowania i innowacji, postawiła sobie za cel opracowanie i wprowadzenie na rynek funkcjonalnej robotycznej dłoni o lekkiej, a jednocześnie solidnej konstrukcji i estetycznym designie. Elastico Disegno pomogło firmie Prensilia w pełni wykorzystać druk 3D, co przyspieszyło rozwój produktu.
- Branża
Opieka zdrowotna - Sektor
Ortotyka i protetyka - Cel
Wprowadzenie na rynek najwyższej klasy robotycznej dłoni Mia, która łączy w sobie lekkość, najnowocześniejszą funkcjonalność i estetykę. - Podejście
Prensilia wraz z Elastico Disegno chciała zaprojektować funkcjonalne i estetyczne elementy robotycznej dłoni przy zachowaniu minimalnych kosztów produkcji. - Technologia
Technologia HP Multi Jet Fusion, HP Jet Fusion 4200 - Materiał
HP 3D High Reusability (HR) PA 12
Wyzwanie
W 2012 roku Prensilia postawiła sobie za cel stworzenie robotycznej ręki, która byłaby lekka, wysoce funkcjonalna, atrakcyjna pod względem estetycznym oraz na tyle solidna, aby chronić wewnętrzne elementy mechaniczne i elektroniczne urządzenia. Wszystko to z zachowaniem minimalnych kosztów produkcji małoseryjnej.
Takie wyzwanie obligowało Elastico Disegno do pokonania ograniczeń związanych z tradycyjnymi metodami produkcji oraz technologiami druku 3D opartymi na filamentach.
Stworzenie kształtu dłoni oraz jej wewnętrznego mechanizmu wymagało użycia zaawansowanego oprogramowania CAD 3D, takiego jak PTC Creo. Dzięki temu udało się zaprojektować części mechaniczne i anatomiczne w jednym środowisku, co przyspieszyło rozwój i zminimalizowało liczbę niezbędnych komponentów. W rezultacie powstały części anatomiczne, które są wystarczająco mocne, aby chronić wewnętrzny mechanizm.
Rozwiązanie
Robotyczna dłoń Mia posiada tytanowe czujniki wszczepione w implant transradialny pomiędzy łokciem a nadgarstkiem. Kable i elektrody, które łączą mięśnie i nerwy przechodzą przez dwie kości przedramienia: łokciową i promieniową, zwracając informacje przechwyconą przez palce i wzmacniając ruch.
Funkcje modelowania freestyle dostępne w PTC Creo umożliwiły łatwe zaprojektowanie części anatomicznej, zapewniając odpowiedni kształt i proporcje odpowiadające ludzkiej dłoni oraz spójność od koncepcji poprzez projekt do produktu końcowego.
Ze względu na złożoność większości części robotycznej dłoni, Prensilia i Elastico Disegno uznały, że produkcja przyrostowa jest jedyną realną (i opłacalną) technologią produkcji dla tego projektu. Addytywne wytwarzanie (w przypadku dłoni robotycznych) obejmuje jedno środowisko projektowe zarówno dla geometrii, jak i mechanizmów ruchu, a przejście ze środowiska projektowego do prototypowania lub wytwarzania gotowego produktu jest płynne.
Zewnętrzne pokrywy dłoni i palców zostały wykonane w technologii HP Multi Jet Fusion z wykorzystaniem materiału HP 3D High Reusability PA 12. Materiał ten łączy w sobie wytrzymałość oraz estetykę pożądaną przez Prensilia. Komponenty te obejmują części, które są narażone na zużycie, zwłaszcza guziki i zatrzaski.
Miękkie części opuszków palców Mii zostały wykonane z silikonowych form, które również zostały wyprodukowane przez drukarki 3D Multi Jet Fusion i z materiału termoplastycznego HP 3D HR PA 12.
Według Prensilia zastąpienie metalowych form plastikowymi pozwoliło firmie obniżyć koszty inwestycji i czas produkcji bez negatywnego wpływu na wydajności i wykończenie powierzchni.
W 2019 roku Mia otrzymała Red Dot Award – międzynarodową nagrodę product design w zakresie projektowania, która corocznie przyznawana jest produktom o wyjątkowej jakości wzornictwa.
Rezultaty
„Kiedy po raz pierwszy wypróbowaliśmy Mię na pacjencie, reakcja była jedna: Jaka lekka!” – powiedział Marco Controzzi, założyciel Prensilia. „Osiągnęliśmy pożądany poziom wytrzymałości dzięki ulepszeniu wewnętrznej mechaniki oraz zewnętrznej obudowie wyprodukowanej w technologii HP Multi Jet Fusion. Pozwoliło to na połączenie sztywności i estetycznego wykończenia powierzchni”.
Controzzi postrzega również zdolność do szybkiej iteracji jako główną zaletę technologii HP Multi Jet Fusion.
„Bardzo ważną zaletą druku 3D dla produktów z pogranicza technologicznego, takich jak nasze, jest możliwość oferowania klientom zaktualizowanych wersji” – powiedział Controzzi.
