Le solette stampate in 3D rappresentano un’innovazione nel campo della calzatura personalizzata e della fisioterapia. I ricercatori dell’ETH di Zurigo, dell’Empa e dell’EPFL hanno sviluppato una soletta stampata in 3D con sensori integrati che consentono di misurare la pressione della suola nella scarpa e quindi durante qualsiasi attività. Ciò aiuta gli atleti e i pazienti a determinare le prestazioni e il progresso della terapia.
La produzione di solette su misura può richiedere molto tempo, poiché gli esperti devono prima creare un profilo di pressione dei piedi. In passato, gli atleti o i pazienti dovevano camminare a piedi nudi su tappetini sensibili alla pressione, dove lasciavano la loro impronta individuale. Sulla base di questo profilo di pressione, gli ortopedici creavano poi a mano solette adattabili individualmente. Le ottimizzazioni e gli aggiustamenti richiedevano tempo e i tappetini sensibili alla pressione consentivano misurazioni solo in uno spazio limitato, ma non durante l’allenamento o le attività all’aperto.
Tuttavia, la soletta stampata in 3D con sensori integrati sviluppata dal gruppo di ricerca dell’ETH di Zurigo, dell’Empa e dell’EPFL potrebbe migliorare notevolmente la situazione. I ricercatori hanno utilizzato la stampa 3D per produrre una soletta su misura con sensori di pressione integrati, che consente di misurare la pressione sulla pianta dei piedi direttamente nella scarpa durante varie attività.
Per la produzione delle solette, i ricercatori utilizzano diversi inchiostri, le cui formule sono state sviluppate appositamente per questa applicazione. Gli scienziati dei materiali utilizzano una miscela di nanoparticelle di silicone e cellulosa come base per la soletta. Su questo primo strato stampano poi le piste conduttrici con un inchiostro conduttivo contenente argento, e su queste in singoli punti – con inchiostro contenente nerofumo – i sensori. La distribuzione dei sensori non è casuale: sono posizionati esattamente dove è maggiore la pressione sulla pianta dei piedi. Per proteggere le piste conduttrici e i sensori, i ricercatori li ricoprono con un altro strato di silicone.
I sensori sono i cosiddetti elementi piezoelettrici che convertono la pressione meccanica in segnali elettrici. Misurano le forze normali e di taglio. I ricercatori hanno anche costruito un’interfaccia nella suola per leggere i dati generati.
I test hanno dimostrato che la soletta prodotta in modo additivo funziona bene. “Con un’analisi dei dati, possiamo effettivamente identificare diverse attività, a seconda di quali sensori hanno risposto in che misura”, afferma il project manager Gilberto Siqueira.
I ricercatori hanno sottolineato che le solette stampate in 3D con sensori integrati potrebbero essere utilizzate anche in altri campi, oltre allo sport e alla fisioterapia. Ad esempio, potrebbero essere utilizzate per migliorare la postura e la camminata di chi lavora in piedi per lunghe ore, come ad esempio i lavoratori delle fabbriche.
Inoltre, la produzione delle solette con stampa 3D potrebbe portare a una maggiore efficienza nella produzione di calzature personalizzate, eliminando la necessità di creare manualmente solette adattabili individualmente. Questo potrebbe ridurre i costi di produzione e migliorare la qualità delle scarpe personalizzate.
Tuttavia, i ricercatori hanno ammesso che ci sono ancora alcune sfide da superare prima che le solette stampate in 3D con sensori integrati diventino di uso comune. Ad esempio, la connessione wireless per la lettura dei dati deve essere sviluppata e integrata nella soletta in modo efficiente ed economico.
Inoltre, la precisione delle misurazioni dei sensori deve essere migliorata per garantire che le informazioni raccolte siano affidabili e accurate. Allo stesso tempo, è importante mantenere la flessibilità e la comodità delle solette per garantire che non limitino la mobilità e il comfort del piede.
Nonostante queste sfide, la ricerca sulla stampa 3D di solette con sensori integrati sta avanzando rapidamente, e il potenziale per migliorare la salute e le prestazioni dei piedi è enorme. I ricercatori sono ottimisti sulle possibilità future e sperano che le loro invenzioni possano avere un impatto positivo sulla vita delle persone in molti campi diversi.
