Dzięki zastosowaniu druku 3D w technologii HP Multi Jet Fusion włoskie startupy — Prensilia oraz Elastico Disegno wspólnie opracowały wyjątkową robotyczną dłoń o nazwie Mia.
W 2012 roku firma Prensilia, która produkuje sztuczne dłonie dla odbiorców specjalizujących się w urządzeniach protetycznych i badaniach, postawiła sobie za cel opracowanie zrobotyzowanej dłoni, której konstrukcja byłaby lekka, wysoce funkcjonalna, estetyczna i na tyle solidna, (aby ochronić wewnętrzne elementy mechaniczne i elektroniczne urządzenia), oczywiście przy minimalnych kosztach produkcji małoseryjnej.
Takie wyzwanie wymagałoby od firmy Elastico Disegno – zajmującej się doradztwem w zakresie projektowania i innowacji, zakontraktowanej przez Prensilia do wspólnego projektu – przezwyciężenia ograniczeń tradycyjnych metod produkcji i druku 3D opartego na filamentach, czyli braku możliwości idealnego dopasowania zewnętrznych osłon do kształtu wewnętrznej mechaniki, przy zachowaniu gładkich i szczelnych powierzchni osłon.
Stworzenie kształtu dłoni i całego wewnętrznego mechanizmu umożliwiającego jej poruszanie się, wymagało bardzo wyrafinowanego oprogramowania CAD 3D, takiego jak np. PTC Creo. Elastico Disegno zdecydowało się na użycie tego oprogramowania, ponieważ pozwalało na projektowanie części mechanicznych i anatomicznych w jednym środowisku, przyspieszając w ten sposób rozwój produktu i minimalizując liczbę niezbędnych komponentów.
Robotyczna dłoń Mia
Mia to robotyczna proteza dłoni dla osób po amputacji. Została zaprojektowana z antropomorficznie poprawnymi proporcjami, aby umożliwić użytkownikowi pokonanie swojej niepełnosprawności.
Jest samowystarczalna, a wszystkie elementy mechaniczne i elektroniczne znajdują się wewnątrz dłoni. Mia jest wyposażona w 3 silniki, które umożliwiają zginanie i prostowanie palców oraz przeciwstawienie kciuka, dzięki czemu ręka może wykonać większość chwytów powszechnie używanych w naszym codziennym życiu. Czujniki siły i pozycji pozwalają dłoni wiedzieć, kiedy i jak przedmiot jest dotykany lub chwytany.
Przy wadze zaledwie 500 g Mia jest idealnym zamiennikiem naturalnej ręki po amputacji kończyny górnej.
Ponadto jej wydajność sprawia, że nadaje się do zastosowania w zakładach produkcyjnych, bioautomatyce, robotach współpracujących z ludźmi i humanoidach, jak również badaniach interfejsu człowiek-maszyna.
Funkcje modelowania „freestyle” dostępne w PTC Creo umożliwiły łatwe zaprojektowanie części anatomicznej, zapewniając ludzki kształt i proporcje oraz spójność od koncepcji przez projekt do produktu końcowego.
Ze względu na poziom skomplikowania większości części Mii, Prensilia i Elastico Disegno uznały wytwarzanie addytywne za jedyną opłacalną technologię produkcji dla tego projektu.
Przejście ze środowiska projektowego do prototypowania lub wytwarzania gotowego produktu w druku 3D jest płynne. Dodatkowo możliwości oprogramowania PTC Creo pozwalają na optymalizację komponentów w tej samej sesji projektowej i standaryzacji geometrii za pomocą plików 3MF.
Robotyczna dłoń Mia
Zewnętrzne osłony dłoni i palców wykonane są w technologii HP Multi Jet Fusion 3D z materiału PA 12, który oferuje wytrzymałość oraz wykończenie powierzchni zapewniające estetykę pożądaną przez Prensilię. W skład tych komponentów wchodzą części podlegające zużyciu, takie jak guziki i zatrzaski, które przeszły wszystkie testy funkcjonalności.
Miękkie części opuszków palców Mii są wykonane z formowanego silikonu, który jest kształtowany w formach również produkowanych addytywnie w technologii HP Multi Jet Fusion z PA 12.
Według inżynierów z Prensilia zastąpienie form metalowych plastikowymi skróciło ich czas produkcji bez uszczerbku dla wydajności i wykończenia powierzchni finalnego produktu, a ponadto pozwoliło na znaczne obniżenie kosztów.
Kolejną korzyścią addytywnego wytwarzania w przypadku dłoni robotycznych jest jedno środowisko projektowe zarówno dla geometrii, jak i mechanizmów ruchu.
Obniżenie wagi stanowi następną zaletę drukowanych w 3D protez – Jaka lekka! – powiedział Marco Controzzi, założyciel Prensilia, kiedy po raz pierwszy wypróbowano Mię na pacjencie. – Osiągnęliśmy pożądany poziom solidności dzięki ulepszeniu wewnętrznej mechaniki oraz drukowi HP 3D zewnętrznej obudowy o pożądanej sztywności i wykończeniu powierzchni.
Controzzi postrzega możliwość szybkiej iteracji jako największą zaletę technologii HP Multi Jet Fusion 3D.
Kolejną ważną zaletą, jaką druk 3D oferuje produktom z przełomu technologicznego, takim jak Mia, jest możliwość oferowania klientom w pełni spersonalizowanych i dopasowanych produktów.
W 2019 roku robotyczna dłoń Mia otrzymała nagrodę Red Dot Award w kategorii product design, która co roku przyznawana jest najlepszym produktom roku o wyjątkowej jakości wzornictwa. Obecnie przechodzi testy w Szwecji w ramach europejskiego projektu badawczego DeTOP (Dexterous Transradial Osseointegrated Prosthesis) z kontrolą neuronalną i sensorycznym sprzężeniem zwrotnym).
Addytywna produkcja ortez i protez stanowi jeden z 4 głównych obszarów zastosowania technologii HP Multi Jet Fusion obok motoryzacji, przemysłu maszynowego i dóbr konsumenckich.
Za pośrednictwem platformy do druku 3D na zlecenie można przekonać się osobiście, jakie możliwości w optymalizacji i dopasowaniu oferuje technologia HP MJF 3D projektantom zaopatrzenia ortopedycznego i nie tylko.
CZYTAJ WIĘCEJ: