La manifattura additiva si sta concretizzando come una tecnologia di fabbricazione sempre più versatile, declinabile ai più svariati ambiti e settori. L’innovazione e la ricerca sui materiali si stanno evolvendo verso la progettazione e lo studio del processo per la fabbricazione di dispositivi medici ortopedici.
Il fattore che attrae maggiormente l’attenzione circa l’introduzione delle tecnologie 3D nei processi di fabbricazione di dispositivi ortopedici riguarda in particolar modo la sostenibilità del processo in termini di tempo e fasi di produzione.
Rispetto alle tecnologie CAD-CAM attualmente utilizzate che prevedono l’utilizzo di macchinari a controllo numerico per il fresaggio del blocco di materiale, e basati quindi su un lavoro di sottrazione di materiale per ricavarne la geometria del modello, il processo di additive manufacturing, come dice il nome stesso, si basa sulla deposizione e addizione di materiale strato per strato. Le quantità di materiale utilizzato sono unicamente quelle necessarie a completare la geometria richiesta. Questo determina il mantenimento di un ambiente pulito e sgombro dalla presenza di scarti e residui di materiale, oltre che di pesanti macchinari.
Inoltre il passaggio completo digitalizzato della fase di progettazione dell’ausilio ortopedico assicura la fedeltà delle modifiche effettuate seguendo le curve corporee ottenute attraverso tecnologia di scansione tridimensionale.
Ciascuna fase digitale che caratterizza l’uso delle tecnologie 3D snellisce notevolmente il flusso di lavoro tradizionale che richiede l’utilizzo di un maggior numero di strumenti manuali e di passaggi lunghi nell’acquisizione delle forme del distretto anatomico.
Tra le maggiori figure di professionisti sanitari che possono beneficiare dello sviluppo della tecnologia 3D, il Podologo si presenta particolarmente avvantaggiato perché può riuscire a gestire personalmente il caso paziente da trattare, modellando l’ausilio plantare correttivo secondo le necessità patologiche identificate durante la visita.
Le necessità in termini di spazio per la macchina non sono particolarmente importanti. Una stampante 3D professionale desktop dalle modeste dimensioni, come la Raise3D E2 munita di tecnologia IDEX (Independent Double Extrusion), soddisfa i requisiti di qualità di stampa e quantità di dispositivi prodotti contemporaneamente. In particolare quando si parla di ortesi podologiche la tecnologia IDEX risulta necessaria per ottimizzare la durata di fabbricazione di una coppia di plantari prodotti contemporaneamente.
Assieme allo specialista in Podologia Dott. Mirko Valenti abbiamo iniziato un percorso di introduzione delle tecnologie 3D all’interno del suo flusso di lavoro quotidiano, intervallando la visita podologica alla progettazione e produzione interna dell’ausilio su misura in base alla cura prescritta.
Il Dott. Valenti ha identificato il materiale più adatto in grado di conferire sostegno e flessibilità per i vari elementi correttivi del plantare. Il polipropilene si sta rivelando un materiale ampiamente versatile nel settore ortopedico, grazie alle sue proprietà di bassa densità, elasticità e resistenza che lo rendono leggero e in grado di assorbire i carichi fisiologici del corpo.
Durante la fase di slicing e preparazione del modello alla stampa è possibile, inoltre, andare a modificare le proprietà meccaniche variando i parametri dell’infill: in particolare un riempimento a geometria HoneyComb conferisce rigidezza a tutta la struttura, mentre variando la percentuale dell’infill è possibile ottenere risultati differenti in termini di deformabilità e leggerezza da conferire all’ortesi.
Il Dott. Valenti ha scelto di trattare un caso clinico di tenosinovite tibiale posteriore con terapia conservativa ortesica, favorendo una compensazione biomeccanica e “scarico” del tendine attraverso un plantare in polipropilene rivestito in EVA.
L’ortesi è stata modellata in modo da garantire sostegno della volta, stabilità del retropiede e controllo della pronazione effettuando le compensazioni sulle zone interessate a partire dalla modellazione CAD direttamente sulla scansione della pianta. Successivamente durante la preparazione del file di stampa attraverso il processo di slicing sono state conferite le proprietà meccaniche richieste nelle zone di carico e sostegno principali identificate per la terapia.
Infine, dopo la fase di stampa, si è passati alla fase finale di rivestimento in EVA o materiale specifico adatto al contatto con la cute.
La coppia di ortesi è stata realizzata in meno di 24h, considerando la fase di scansione, progettazione e fabbricazione completamente in-house.
La paziente è stata visitata in seguito a 4 mesi dall’utilizzo dell’ortesi per verificarne il grado di soddisfazione e l’efficacia del trattamento ortesico personalizzato.
Lo specialista ha potuto valutare la resistenza del materiale e il miglioramento della paziente rispetto al dolore e al fastidio che incontrava precedentemente per la patologia.
L’utilizzo delle tecnologie 3D si è rivelato vincente per lo specialista nell’identificazione di un trattamento ortesico personalizzato, riscattando le tempistiche di prenotazione e fabbricazione a cui si va incontro affidando la realizzazione a terzi.
Ringraziamo il Dott. Mirko Valenti che ha portato avanti il caso studio su una terapia podologica basata su ortesi plantari per mezzo di processi di produzione additiva, fornendoci le indicazioni sul caso clinico trattato.
