Pattern. Approccio generativo alla produzione, tramite tecnologia FDM, di ortesi personalizzate termoformabili per arto superiore

Over the last years there has been an ever more frequent use of additive manufacturing in any productive sector, not only related to the realization of prototypes, but also aimed to the manufacture of finished products. This has made a radical innovation possible, creating an alternative, based on small series or extremely customizable unique products, to the traditional large scale manufacturing. One of the areas of application where the additive technologies have aroused a lot of interest is definitely the medical field, especially for the possibility of making custom-made medical devices for any patient. The thesis work, set in this context, is aimed at proposing a new approach to the manufacture of custom orthoses for upper limb. The objective is to simplify and improve the method currently used in orthopedic centers. The new model proposed considers the integration of three different elements: the thermoforming process for low temperature thermoplastic materials, 3D printing process (specifically, Fused Deposition Modeling technology) and generative design. The end result is the definition of an algorithm accessible through an application that, thanks to the modification of several parameters, based on anthropometric measurements, allows to obtain custom-made splints that are printed and then shaped directly on patient’s limb.

Nel corso degli ultimi anni si è assistito a un impiego sempre più frequente della manifattura additiva in ogni settore produttivo, non solamente con finalità legate alla realizzazione di prototipi, ma anche mirato alla fabbricazione di prodotti finiti. Questo ha reso possibile una vera e propria innovazione radicale del concetto di produzione, creando un’alternativa, basata su piccole serie o prodotti unici estremamente personalizzabili, alla manifattura tradizionale su larga scala. Uno degli ambiti applicativi in cui le tecnologie additive hanno suscitato maggiore interesse è sicuramente quello medicale, soprattutto per la possibilità di realizzare dispositivi medici su misura per ogni paziente. Il lavoro di tesi, inserendosi in questo contesto, è finalizzato alla proposta di un nuovo approccio alla fabbricazione di ortesi personalizzate per arto superiore. L’obiettivo è quello di semplificare e migliorare l’attuale metodo impiegato nei centri ortopedici. Il nuovo modello proposto prevede l’integrazione di tre diversi componenti: il processo di termoformatura per materiali termoplastici a basse temperature, la stampa 3D (nello specifico, la tecnologia Fused Deposition Modeling) e il design generativo. Il risultato finale consiste nella definizione di un algoritmo accessibile da un’applicazione che, tramite una serie di parametri modificabili, basati su misurazioni antropometriche, consente di ottenere dei tutori su misura che vengono quindi stampati e modellati direttamente sull’arto del paziente.