Protesi per cani stampate in 3D
AMFox sviluppa protesi e ortesi personalizzate stampate in 3D per gli animali
17 aprile 2024 | Tempo di lettura: 10 min.
Protesi per cani stampate in 3D: Rapide, durevoli e personalizzate
Alcune idee prendono una strada un po' tortuosa per arrivare alla persona che le realizzerà. Questo è certamente vero per l'idea visionaria di produrre protesi e ortesi personalizzate anche per gli animali; dopo tutto, sono passati diversi anni da quando la fabbricazione additiva ha rivoluzionato l'uso della tecnologia ortopedica nelle applicazioni umane. È stata l'Università di Medicina Veterinaria di Hannover a sottoporre l'idea ad Hannover Impuls, un programma di sostegno che media tra scienza e industria. Non ci volle molto prima di trovare il partner giusto nella persona di Florian Lange, oggi amministratore delegato di AMFox. Dopo aver concluso la fase di fondazione e di scoperta, l'azienda è pronta a iniziare a migliorare la vita dei cani e dei proprietari di cani, con protesi e ortesi stampate in 3D e adattate individualmente.
Avvicinarsi al prodotto: Dall'ortesi alla protesi
Florian, che in precedenza lavorava presso EOS, si è subito reso conto che l'unica tecnologia adatta a realizzare ortesi e protesi individuali per cani era la produzione additiva. L'uso della tecnologia SLS garantisce la massima libertà e flessibilità di progettazione, consentendo di ottenere prodotti che possono essere adattati individualmente a ogni singolo animale. Per aiutarlo a raggiungere il suo obiettivo, ha collaborato con Roman Reiner Schmidt, socio e cofondatore di AMFox, che, come lui, ha potuto contribuire con una grande esperienza nei progetti di stampa 3D. I due hanno mosso i primi passi con le ortesi per l'iperestensione dell'articolazione carpale nei cani. Qualche informazione di base: l'articolazione è costituita da diverse piccole ossa, stabilizzate da tendini. Se i legamenti perdono la loro capacità di sostegno, la zampa anteriore si piega all'indietro e non è più in grado di stare dritta sopra la zampa. Questa iperestensione crea un carico non correttamente distribuito sull'articolazione, che provoca dolore al cane.
Come spiega Florian, "in passato questo problema veniva trattato con un tutore, ma nel 30% dei casi portava a complicazioni, poiché non è adatto agli animali più anziani, che non sono più in grado di tollerare gli anestetici. La nostra ortesi sostiene l'articolazione senza bisogno di interventi chirurgici e aiuta l'animale a ritrovare una buona qualità di vita". Dopo aver implementato con successo una serie di ortesi, Florian e Roman hanno continuato a sviluppare il loro concetto di prodotto standardizzato, che ha portato all'idea di creare delle protesi. "Il nostro obiettivo era quello di creare un kit di componenti che ci permettesse di creare un adattamento individuale per qualsiasi cane a costi contenuti".
La stampa 3D crea ciò che solo la stampa 3D può creare: Strutture a reticolo e inserti in TPU
Una questione da risolvere nello sviluppo del prodotto riguardava quali elementi fossero necessari per garantire una soluzione comoda e al tempo stesso valida dal punto di vista medico. Ad esempio, AMFox funziona con un intarsio simile a una rete che consente di inserire una protesi nel busto nel modo più confortevole possibile, dopo l'amputazione di una gamba anteriore. Può essere prodotto da un elastomero termoplastico (TPU) utilizzando la tecnologia di stampa 3D SLS, non necessita di strutture di supporto e può essere compresso come una spugna. Non solo non esercita alcuna pressione sul tronco del cane, ma ha anche un ottimo effetto ammortizzante. Gli elementi che sostengono l'articolazione tra il torace e la zampa sono costituiti da gusci rigidi con struttura a reticolo e stampati in PA11. Come spiega Florian: "Si tratta di un materiale già affermato nelle applicazioni medico-umane, in quanto non si scheggia ed è molto malleabile. Poiché ogni protesi è progettata per un singolo cane, offre una vestibilità perfetta".
Ci sono poi due componenti per la gamba, che vengono avvitati al giunto. La parte superiore è dotata di una filettatura che consente di regolare la lunghezza in un certo intervallo. Anche l'angolo di posizionamento della zampa può essere impostato individualmente, consentendo al cane di abituarsi a indossare la protesi. In alternativa, è disponibile anche una ruota, poiché alcuni cani si trovano meglio con questa soluzione. "Ora abbiamo raggiunto esattamente l'obiettivo che ci eravamo prefissati: un kit che consente tutte le forme di adattamento personalizzato del paziente. Questo è utile anche nel caso in cui una parte si rompa, in quanto non è necessario sostituire l'intera protesi ma solo la parte stampata in 3D, il che è significativamente più economico per il proprietario del cane".
Come funziona: Una rete per il cane digitale
Ma come fa un cane a ricevere la sua protesi? Innanzitutto, diamo uno sguardo alla prassi attuale: purtroppo, l'ortopedia animale non è disponibile ovunque in Germania, il che spesso obbliga cane e padrone a intraprendere un lungo viaggio. Inoltre, sono necessari diversi appuntamenti per la progettazione, la produzione e l'applicazione della protesi. Tutto ciò non solo è molto costoso, ma richiede anche molto tempo. Il concetto di AMFox risolve questo problema creando un modello digitale del cane. A tal fine, Florian e il suo team stanno mettendo insieme un gruppo di partner in grado di fornire dati fotogrammetrici. Come spiega Florian: "Il proprietario porta il suo cane da noi e l'intero animale viene fotografato in un unico scatto utilizzando obiettivi multipli. In alternativa, possiamo utilizzare immagini a raggi X o TAC, e stiamo anche lavorando su altri modi, supportati dall'intelligenza artificiale, per ottenere i dati necessari".
Una volta creata l'immagine digitale del cane, AMFox applica un algoritmo che adatta i parametri di progettazione di base della protesi al corpo individuale del cane. Il risultato è un file di stampa che può essere elaborato direttamente su un computer. FORMIGA P 110 Velocische viene attualmente realizzato presso AMFox. Ma per questo componente si sta sviluppando anche un'altra visione. In futuro, l'idea è che la produzione venga effettuata da un partner locale di stampa 3D con strutture il più possibile vicine al domicilio del cane. Florian osserva che: "È qui che entrano in gioco i vantaggi generali della produzione additiva, poiché siamo naturalmente in grado di risparmiare sulla capacità logistica e di trasporto, ottimizzando così la nostra impronta diCO2 ". Ciò consente una diffusione globale del concetto, poiché, dopo tutto, è possibile creare una rete di partner di scansione e produzione in qualsiasi paese. Anche se non abbiamo ancora effettuato alcuna commercializzazione, abbiamo già ricevuto richieste dalla Nuova Zelanda, dalla Turchia e dagli Stati Uniti, quindi è evidente che c'è un grande interesse". Florian e il suo team stanno già lavorando alla loro prossima idea: creare un telaio inseribile per cani che hanno perso entrambe le zampe anteriori o posteriori o sono paralizzati. E grazie alla tecnologia di stampa 3D SLS e al concetto innovativo di AMFox, nulla si oppone alla sua realizzazione. Siamo molto curiosi di vedere come si evolverà la situazione da qui in poi.
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Sinterizzazione laser selettiva (SLS)
L'SLS è una tecnologia avanzata di produzione additiva (AM) che ha rivoluzionato il modo in cui vengono prodotti i prototipi e le parti per uso finale. Sviluppato alla fine degli anni '80, l'SLS è un processo di stampa 3D con fusione a letto di polvere che utilizza un laser ad alta potenza per fondere selettivamente materiali in polvere, in genere polimeri o metalli, strato per strato, per creare oggetti tridimensionali.
