The integration of rigid and flexible materials in the production of prostheses by means of multi-material 3D printing represents a challenge that is still little explored in the field of biomedical engineering. This study, carried out in collaboration with an industry company, focuses on analysing the adhesion between PLA and TPU, two materials commonly used in AM, with the aim of optimising the mechanical strength of the interface without the use of chemical adhesion agents. This work was developed not only from a theoretical perspective, but with a strong application orientation, aimed at the realization of an innovative and functional prosthetic product, in collaboration with a company that operate in P&O sector. Through the use of Design of Experiments (DoE), various printing parameters were examined, including the filling percentage, the interface angle, the presence of geometric upgrades and the use of mechanical rivets. The tensile tests performed enabled the identification of the factors that have the greatest influence on the force required to cause the separation between the two materials. Statistical analysis showed that the infill percentage and printing parameters are decisive for the interface strength, while the contact angle configuration and the presence of rivets show a more complex effect, varying in the different sections of the force-elongation graph. The results demonstrate the feasibility of using multi-material FDM 3D printing in the production of components suitable for their intended use, offering a balance between light weight and mechanical strength. Furthermore, the analysis suggests possible future optimization, including the modification of interface geometries and the study of alternative filling patterns to further improve the performance of printed components. The research opens up new perspectives for the development of customised prosthetic devices, improving comfort and functionality for patients.

L'integrazione di materiali rigidi e flessibili nella produzione di protesi tramite stampa 3D multi-materiale rappresenta una sfida ancora poco esplorata nel campo dell’ingegneria biomedica. Questo studio, svolto in collaborazione con un’azienda del settore, si concentra sull’analisi dell’adesione tra PLA e TPU, due materiali comunemente utilizzati in AM, con l’obiettivo di ottimizzare la resistenza meccanica dell’interfaccia senza l’uso di agenti chimici di adesione. Questo lavoro è stato sviluppato non solo in un’ottica teorica, ma con un forte orientamento applicativo, mirato alla realizzazione di un prodotto protesico innovativo e funzionale, in collaborazione con un azienda del settore P&O. Attraverso l’impiego del Design of Experiments (DoE), sono stati esaminati diversi parametri di stampa, tra cui la percentuale di riempimento, l’angolo di interfaccia, la presenza di upgrade geometrici e l’uso di rivetti meccanici. I test di trazione eseguiti hanno permesso di identificare i fattori che influiscono maggiormente sulla forza necessaria a provocare il distacco tra i due materiali. L’analisi statistica ha evidenziato come il riempimento e i parametri di stampa siano determinanti per la resistenza dell’interfaccia, mentre la configurazione dell’angolo di contatto e la presenza di rivetti mostrano un effetto più complesso, che varia nelle diverse sezioni del grafico forza-allungamento. I risultati dimostrano la fattibilità dell’utilizzo della stampa 3D FDM multi-materiale nella produzione di componenti adeguati all’utilizzo preposto, offrendo un equilibrio tra leggerezza e resistenza meccanica. Inoltre, l’analisi suggerisce possibili ottimizzazioni future, tra cui la modifica delle geometrie di interfaccia e lo studio di pattern di riempimento alternativi per migliorare ulteriormente le prestazioni dei componenti stampati. La ricerca apre a nuove prospettive per lo sviluppo di dispositivi protesici personalizzati, migliorando il comfort e la funzionalità per i pazienti.