Mosaic Manufacturing porta la stampa 3D automatizzata nella produzione dei plantari ortopedici
La canadese Mosaic Manufacturing ha sviluppato Orion, un sistema di produzione additiva progettato specificamente per la realizzazione di plantari ortopedici personalizzati. La caratteristica principale della piattaforma è la capacità di produrre, all’interno dello stesso ambiente produttivo, dispositivi morbidi destinati soprattutto all’ammortizzazione e alla distribuzione delle pressioni e plantari più rigidi utilizzati per intervenire sul supporto e sul controllo biomeccanico del piede.
L’obiettivo di Mosaic Manufacturing non è limitato alla sostituzione di una lavorazione tradizionale con una stampante 3D. Orion è stato costruito intorno a un processo digitale che parte dall’acquisizione tridimensionale del piede del paziente, prosegue attraverso la progettazione dell’ortesi e arriva alla produzione automatizzata del dispositivo.
Il sistema si rivolge principalmente a laboratori ortopedici, centri di fabbricazione centralizzata e reti di cliniche che devono gestire un elevato numero di dispositivi personalizzati senza aumentare in proporzione il lavoro manuale degli operatori.
Un settore nel quale molta produzione è ancora manuale
La fabbricazione dei plantari personalizzati comprende tradizionalmente diverse operazioni. È necessario acquisire la geometria del piede, interpretare la prescrizione, costruire o modificare un modello, lavorare materiali con differenti livelli di rigidità, rifinire il dispositivo e verificare che il risultato sia coerente con le esigenze del paziente.
A seconda del metodo utilizzato, possono essere coinvolte lavorazioni su schiume EVA, fresatura CNC, termoformatura, laminazione e successive operazioni manuali di adattamento.
Questo modello produttivo permette un elevato grado di personalizzazione, ma lega una parte considerevole della capacità del laboratorio alla disponibilità di personale qualificato. All’aumentare degli ordini, aumentano quindi anche le ore necessarie per preparazione, produzione e finitura.
Mosaic Manufacturing parte proprio da questo problema. Con Orion, l’azienda vuole trasferire una parte delle decisioni geometriche e produttive all’interno di un flusso digitale ripetibile, lasciando al tecnico ortopedico la definizione clinica del dispositivo.
Plantari morbidi e correttivi sulla stessa piattaforma
Uno degli elementi sui quali Mosaic insiste maggiormente è la possibilità di produrre due famiglie di dispositivi che richiedono proprietà differenti.
I plantari accomodativi o morbidi sono utilizzati per distribuire il carico e limitare le concentrazioni di pressione. La capacità di deformarsi sotto il peso del paziente permette di ottenere un comportamento più simile a quello delle schiume comunemente utilizzate nel settore ortopedico.
I dispositivi più rigidi svolgono invece una funzione maggiormente strutturale. La geometria del plantare, il sostegno dell’arco e la distribuzione delle differenti aree possono essere utilizzati dal professionista per ottenere il comportamento biomeccanico previsto dalla prescrizione.
Secondo Mosaic Manufacturing, Orion è la prima piattaforma di stampa 3D progettata per coprire entrambe queste categorie con un unico sistema produttivo.
È un’affermazione del produttore e va considerata come tale, ma evidenzia comunque l’elemento sul quale Mosaic ha costruito il posizionamento del prodotto: evitare che il laboratorio debba utilizzare processi o apparecchiature completamente differenti per plantari morbidi e plantari correttivi.
La tecnologia su nastro cambia il modo di utilizzare una stampante FFF
Orion non utilizza la classica piattaforma di costruzione orizzontale presente nella maggior parte delle stampanti FFF.
Il sistema impiega una superficie di stampa a nastro continuo. Il pezzo viene costruito sul nastro e, al termine della lavorazione, l’avanzamento del tappeto permette al componente di staccarsi e uscire automaticamente dall’area di produzione.
La macchina può quindi iniziare il lavoro successivo senza che un operatore debba aprire la stampante, rimuovere il plantare e preparare nuovamente la superficie.
Questo aspetto assume particolare importanza in una produzione composta da molti pezzi diversi tra loro. Un laboratorio ortopedico, infatti, non deve necessariamente realizzare centinaia di copie dello stesso oggetto: deve produrre centinaia di dispositivi individuali, ciascuno associato a un paziente e a una prescrizione.
Con una stampante tradizionale l’automazione della singola deposizione non elimina completamente l’intervento dell’operatore tra un lavoro e quello successivo. Il nastro continuo permette invece di mettere in coda differenti casi e lasciare che la macchina proceda autonomamente.
Per Mosaic Manufacturing questa caratteristica consente di estendere la produzione durante la notte o nel fine settimana, una possibilità particolarmente interessante per i laboratori che vogliono aumentare la capacità produttiva senza introdurre turni aggiuntivi dedicati esclusivamente alla gestione delle stampanti.
Fino a circa 300 paia al mese per ogni Orion
Mosaic Manufacturing dichiara per Orion una capacità indicativa di circa 300 paia di plantari al mese per macchina.
Per un paio viene indicato un tempo di stampa di circa un’ora e 45 minuti, mentre il costo può partire da circa 6 dollari per paio.
I valori devono però essere interpretati insieme alle condizioni utilizzate dal produttore per il calcolo: il riferimento è un plantare corrispondente a una taglia femminile statunitense 7 e realizzato con materiale Shore 25A.
Dimensione del plantare, geometria, densità delle differenti zone, materiale e parametri di produzione possono quindi modificare sia il tempo sia il consumo effettivo.
Il dato dei 300 paia mensili è comunque significativo perché rivela il mercato al quale Mosaic sta destinando Orion. Non si tratta principalmente di una macchina pensata per produrre occasionalmente un plantare personalizzato, ma di una piattaforma destinata a un’attività produttiva continuativa.
Mosaic Aero punta a sostituire le caratteristiche delle schiume EVA
Per i plantari morbidi, Mosaic Manufacturing ha sviluppato Mosaic Aero, un materiale che l’azienda descrive come capace di riprodurre alcune delle caratteristiche tipiche dell’EVA utilizzata nel settore ortopedico.
Il materiale è stato formulato per combinare una deformabilità elevata con una superficie uniforme e una struttura utilizzabile per l’ammortizzazione personalizzata.
Mosaic dichiara un allungamento a rottura compreso indicativamente tra il 300 e il 490% e indica il materiale per applicazioni ortesiche e protesiche. L’azienda segnala inoltre che Aero è stato sottoposto a test di biocompatibilità.
L’aspetto più interessante dal punto di vista della progettazione digitale è però la possibilità di variare il comportamento del plantare senza dover necessariamente assemblare più strati di materiali differenti.
Modificando struttura interna e densità, il software può creare zone con risposte meccaniche differenti all’interno dello stesso dispositivo.
In un plantare destinato alla redistribuzione delle pressioni, per esempio, alcune aree possono essere progettate per deformarsi maggiormente mentre altre possono mantenere un sostegno superiore.
Mosaic Form per i dispositivi con maggiore funzione strutturale
La seconda famiglia è rappresentata da Mosaic Form, materiale sviluppato per combinare sostegno strutturale e una certa capacità di flessione.
Mosaic lo descrive come un materiale ibrido destinato ai plantari funzionali e correttivi. I dati dichiarati comprendono una densità di circa 1,25 g/cm³, resistenza a trazione di 36,2 MPa, modulo a trazione di 412 MPa e allungamento a rottura superiore al 300%.
Più che una struttura completamente rigida, l’obiettivo è quindi ottenere una risposta controllata durante il movimento del paziente.
Questa distinzione fra Aero e Form permette a Mosaic di affrontare con lo stesso ecosistema applicazioni che normalmente richiederebbero materiali e metodologie produttive differenti.
La densità può diventare un parametro di prescrizione
Una delle possibilità offerte dalla produzione additiva riguarda la gestione della struttura interna.
Con lavorazioni tradizionali, per modificare la risposta di una determinata zona può essere necessario cambiare spessore, aggiungere uno strato di materiale oppure inserire elementi con diversa durezza.
La stampa 3D consente invece di intervenire anche sulla struttura interna del pezzo.
Mosaic utilizza questa possibilità per creare regioni a densità controllata digitalmente. Il progettista può quindi differenziare il comportamento delle varie parti del plantare sulla base della geometria del piede e delle indicazioni cliniche.
Questo approccio permette anche di conservare digitalmente il progetto realizzato per uno specifico paziente.
Se il dispositivo deve essere sostituito, il laboratorio dispone già della geometria, delle modifiche applicate e della configurazione produttiva utilizzata. Un nuovo plantare può quindi partire dal progetto precedente invece di richiedere la ricostruzione completa del modello.
Stryde Scan digitalizza l’acquisizione del piede
La stampante rappresenta soltanto l’ultimo passaggio dell’ecosistema progettato da Mosaic.
L’azienda ha sviluppato la Stryde Software Suite, articolata in quattro moduli collegati fra loro: Stryde Scan, Stryde Design, Stryde Manage e Stryde Print.
Stryde Scan è dedicato all’acquisizione della geometria tridimensionale del piede.
Il principio è quello di associare fin dall’inizio i dati anatomici alla scheda del paziente e alle indicazioni contenute nella prescrizione. Questo evita che scansioni, file tridimensionali e informazioni cliniche debbano essere trasferiti manualmente fra sistemi separati.
Per un laboratorio che gestisce centinaia o migliaia di pazienti, l’organizzazione dei dati è un aspetto rilevante quanto la velocità della stampante.
Stryde Design trasferisce la prescrizione nel modello digitale
Il secondo modulo, Stryde Design, è dedicato alla progettazione vera e propria dell’ortesi.
Mosaic ha cercato di costruire l’ambiente software intorno alle procedure utilizzate dai professionisti del settore ortopedico anziché proporre semplicemente un normale programma CAD.
Il tecnico può partire dalla scansione ed effettuare modifiche specifiche mantenendo collegate anatomia del paziente, prescrizione e geometria del dispositivo.
Alcune operazioni ripetitive possono essere automatizzate, mentre il professionista mantiene la possibilità di effettuare modifiche individuali.
È un passaggio importante perché la digitalizzazione del settore ortopedico non consiste soltanto nel convertire un’impronta fisica in una scansione. Per ottenere un vantaggio produttivo è necessario trasformare anche la fase di progettazione in un processo sufficientemente standardizzato e ripetibile.
Stryde Manage conserva la storia del dispositivo e del paziente
Con Stryde Manage, Mosaic affronta la gestione dei casi.
Il sistema mantiene collegati prescrizioni, scansioni, revisioni, comunicazioni, stato della produzione e storico dei dispositivi.
Questa impostazione facilita soprattutto gli ordini successivi. Se un paziente necessita di un nuovo paio, il laboratorio può recuperare il precedente progetto e modificarlo qualora la situazione clinica sia cambiata.
La disponibilità di uno storico digitale può inoltre ridurre la dipendenza dagli archivi fisici e dai modelli conservati nei laboratori.
Stryde Print collega direttamente il progetto alla macchina
L’ultimo modulo è Stryde Print.
Il software prepara il dispositivo alla produzione, gestisce la coda dei lavori e trasferisce i file direttamente a Orion.
L’abbinamento fra gestione digitale e nastro continuo è uno degli aspetti centrali dell’intero sistema.
Il tecnico può preparare una sequenza di dispositivi appartenenti a pazienti differenti. Orion li produce uno dopo l’altro e il nastro libera automaticamente l’area di stampa al termine di ogni lavoro.
In questo modo l’automazione non riguarda soltanto il movimento della macchina, ma la gestione dell’intero flusso di piccoli lotti personalizzati.
Il plantare dovrebbe uscire dalla macchina già utilizzabile
Mosaic afferma inoltre che i plantari prodotti con Orion possono uscire dalla macchina in una forma sostanzialmente finita, senza richiedere l’applicazione obbligatoria di un ulteriore rivestimento superiore.
Questo punto può incidere in modo considerevole sui costi complessivi.
Nella produzione additiva non è infatti sufficiente confrontare il tempo di stampa con quello di una lavorazione tradizionale. È necessario considerare anche rimozione dei supporti, pulizia, finitura, assemblaggio e controllo.
Una tecnologia che realizza rapidamente un componente ma richiede un lungo post-processing può semplicemente trasferire il collo di bottiglia da una fase all’altra.
Con Orion, Mosaic cerca invece di ridurre il numero di interventi successivi alla stampa.
Una strategia diversa rispetto a SLS e MJF
Per produrre ortesi personalizzate vengono utilizzate anche tecnologie additive a letto di polvere, tra cui Selective Laser Sintering (SLS) e Multi Jet Fusion (MJF).
Queste tecnologie permettono di caricare numerosi componenti all’interno dello stesso volume di costruzione e possono raggiungere un’elevata produttività.
Presentano però una logica produttiva differente.
Una macchina a letto di polvere lavora normalmente per lotti: il volume viene riempito con numerosi componenti, il ciclo viene completato e successivamente i pezzi devono essere estratti dalla polvere e sottoposti alle operazioni previste dal processo.
Orion utilizza invece una produzione sequenziale. Ogni dispositivo viene realizzato sul nastro e, terminato il lavoro, viene espulso prima dell’avvio del successivo.
Per Mosaic questo modello può essere interessante soprattutto per laboratori piccoli e medi che non dispongono dei volumi necessari a sfruttare completamente un sistema SLS o MJF e preferiscono aumentare progressivamente la capacità aggiungendo ulteriori unità Orion.
Mosaic Manufacturing arriva da oltre dieci anni di automazione nella stampa FFF
Orion rappresenta anche un’evoluzione coerente con la storia di Mosaic Manufacturing.
L’azienda è stata fondata in Canada nel 2014 ed è oggi basata a Toronto. La sua prima notorietà nel settore della stampa 3D derivava da Palette, un sistema capace di gestire differenti filamenti con una stampante dotata di un singolo ugello.
Negli anni successivi Mosaic ha progressivamente spostato il proprio interesse dalla stampa multicolore e multimateriale desktop verso l’automazione produttiva.
Sono arrivati Element, stampante FFF orientata alle applicazioni professionali e industriali, e successivamente Array, piattaforma che utilizza più stampanti Element insieme a sistemi automatizzati per la gestione dei materiali e dei piani di costruzione.
Nel 2024 Mosaic ha annunciato un finanziamento da 28 milioni di dollari canadesi, guidato da Idealist Capital, con l’obiettivo di ampliare l’adozione delle proprie piattaforme di produzione additiva automatizzata.
Orion applica parte di questa esperienza a un mercato verticale molto preciso: ortesi e plantari personalizzati.
Dalla stampante generalista alla macchina progettata per un’applicazione
Questo passaggio è significativo anche per il settore della manifattura additiva.
Per molti anni gran parte del mercato FFF professionale si è sviluppata intorno a stampanti generaliste: una stessa macchina poteva produrre prototipi, dime, componenti meccanici, modelli e piccoli oggetti finali.
Con Orion, Mosaic segue una strada differente.
Hardware, materiale e software sono costruiti intorno a una sola famiglia di applicazioni. L’interfaccia non parte dal file STL ma dal paziente; il software non gestisce semplicemente un modello tridimensionale ma una prescrizione; la produzione non termina con un componente generico ma con un dispositivo identificato e collegato a uno specifico caso clinico.
È un modello che avvicina la stampa 3D a una vera apparecchiatura produttiva verticale.
La letteratura scientifica mostra potenzialità ma richiede ancora cautela
Il crescente interesse verso la produzione additiva in ortopedia non deriva soltanto dalle proposte dei produttori.
La letteratura scientifica degli ultimi anni ha esaminato differenti tipologie di ortesi stampate in 3D, compresi plantari, ortesi caviglia-piede e dispositivi destinati ad altre parti del corpo.
Una revisione sistematica pubblicata nel 2025 su BMC Musculoskeletal Disorders ha analizzato 62 studi dedicati agli esiti clinici delle ortesi stampate in 3D. Nel complesso emergono risultati interessanti per adattamento, comfort e soddisfazione del paziente, ma gli autori sottolineano anche problemi ancora aperti legati alla durata dei dispositivi, alla selezione dei materiali e alla grande eterogeneità dei metodi di valutazione.
Un’altra revisione dedicata alle ortesi caviglia-piede ha evidenziato come la produzione FFF sia diventata più presente nella letteratura scientifica, ma ha anche osservato che molti studi coinvolgono campioni numericamente ridotti.
Questi risultati non costituiscono una validazione clinica specifica di Orion, Aero o Form. Indicano però che il passaggio dalla produzione tradizionale alla manifattura additiva nel settore ortesico dispone ormai di una base di ricerca più ampia rispetto a pochi anni fa, pur richiedendo studi clinici e prove di durata più estesi.
Il vero valore di Orion è il flusso digitale completo
Considerare Orion semplicemente come una stampante 3D per plantari rischia quindi di descrivere soltanto una parte del progetto di Mosaic Manufacturing.
Il componente hardware è importante, ma il vantaggio che l’azienda vuole proporre ai laboratori nasce dall’integrazione fra scansione 3D, progettazione digitale, archivio del paziente, materiali specifici, preparazione automatizzata e produzione continua su nastro.
In un settore nel quale ogni pezzo è diverso dal precedente, aumentare la velocità della sola stampante non è necessariamente sufficiente. Bisogna evitare che l’aumento della capacità crei nuovi colli di bottiglia nelle fasi di progettazione, gestione dei file o finitura.
Mosaic cerca di risolvere il problema trattando il plantare come un prodotto digitale fin dall’acquisizione del piede.
Se il sistema riuscirà a dimostrare sul campo i livelli di produttività, costo e durata dichiarati dal produttore, Orion potrebbe risultare particolarmente interessante per quei laboratori ortopedici che intendono digitalizzare la produzione senza adottare impianti a letto di polvere più complessi e senza mantenere linee separate per dispositivi morbidi e rigidi.
La direzione intrapresa da Mosaic Manufacturing mostra in ogni caso un’evoluzione precisa della stampa 3D professionale: non più soltanto macchine capaci di realizzare molti tipi di oggetti, ma piattaforme costruite intorno a uno specifico processo produttivo, nelle quali hardware, software e materiali vengono progettati come parti dello stesso sistema.
“Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)”
