Nimble: la pinna protesica modulare stampata in 3D per il nuoto degli amputati
Il progetto Nimble nasce nello studio italiano Essesi Design Studio, come concetto di pinna protesica modulare pensata per chi ha un’amputazione sotto il ginocchio e vuole tornare a nuotare con efficienza e controllo. Non si tratta di una gamba “da passeggio” adattata all’acqua, ma di un dispositivo specializzato, concepito per sostituire piede e parte inferiore della gamba con una struttura che ottimizza spinta, comfort e distribuzione dei carichi in acqua. Al centro del design c’è un guscio in fibra di carbonio abbinato a un nucleo interno reticolare stampato in 3D in materiale elastico, studiato per deformarsi durante la battuta e ritornare in posizione generando propulsione.
Un progetto italiano firmato Essesi Design Studio
Nimble è attribuito al designer industriale Alberto Essesi, con sede a Milano, e si colloca nella categoria dei progetti concettuali avanzati: non è ancora una protesi certificata o in commercio, ma una proposta di design che sistematizza soluzioni tecniche già note nel mondo delle protesi sportive e le applica al nuoto. L’obiettivo è offrire a chi ha perso una parte della gamba una pinna dedicata, che dialoga con gli attacchi protesici standard ma introduce una risposta elastica più controllata rispetto alle tradizionali pinne o ai semplici “piedi da bagno”.
Architettura modulare: cinque elementi per una pinna configurabile
La struttura di Nimble è descritta come modulare, composta da più elementi che possono essere smontati e sostituiti:
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Corpo principale: ospita il nucleo reticolare, che ha forma allungata, simile a una torcia, e lavora come componente elastico primario.
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Guscio esterno: una sorta di “scocca” in fibra di carbonio, pensata per combinare rigidità e leggerezza e proteggere il cuore elastico interno.
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Reticolo interno stampato in 3D: una struttura a geometria complessa in materiale gommoso, che si comprime e si espande a ogni battuta.
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Elementi plastici di collegamento: componenti rigidi con sistemi di blocco rotazionale che connettono guscio, reticolo e interfaccia protesica.
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Pinna terminale: la parte finale, che entra in contatto diretto con l’acqua, fissata al corpo principale tramite un meccanismo a baionetta / twist-lock per rimozione e sostituzione rapide.
La struttura reticolare 3D: accumulo di energia, spinta e comfort
Il cuore tecnologico di Nimble è la struttura reticolare stampata in 3D inserita all’interno del guscio. Durante la fase discendente della gambata, il reticolo si comprime e immagazzina energia elastica; al termine del movimento, la geometria ritorna nella posizione iniziale, rilasciando l’energia accumulata e generando spinta nel verso opposto. In questo modo, la pinna si comporta come una molla controllata: contribuisce in modo attivo alla propulsione in acqua.
Un aspetto chiave è che la deformazione e le sollecitazioni vengono distribuite sull’intera rete reticolare, e non concentrate solo sull’attacco del moncone. Questo riduce i picchi di carico sulla parte residua della gamba, con l’obiettivo di migliorare comfort, ridurre la sensazione di urti secchi e contenere il rischio di irritazioni o dolore nella zona di contatto con il socket.
Materiali e processi: fibra di carbonio, elastomeri e componenti plastici
Nel concept Nimble, le funzioni meccaniche sono ripartite tra materiali differenti:
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Fibra di carbonio: utilizzata per il guscio esterno, garantisce un buon rapporto rigidità/peso e una struttura abbastanza robusta da resistere alle sollecitazioni ripetute del nuoto, specialmente se l’utilizzatore è un atleta che allena i colpi con intensità elevata.
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Materiale gommoso stampato in 3D: il reticolo interno è stampato in un polimero elastico che permette deformazioni cicliche controllate senza danneggiarsi, condizione fondamentale per durabilità e sicurezza.
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Polimeri rigidi per i giunti: una plastica tecnica può essere impiegata per gli elementi di collegamento e i sistemi di blocco, dove servono precisione, stabilità dimensionale e buona resistenza a urti e torsioni.
Interfaccia con la protesi e personalizzazione della risposta elastica
Nimble è pensata per agganciarsi a interfacce protesiche standard, attraverso una porzione superiore disegnata per collegarsi a socket già in uso dall’utente. Questo approccio riduce la necessità di cambiare interamente l’arto protesico: la persona mantiene il proprio sistema principale e sostituisce solo il “modulo nuoto”, collegandolo e scollegandolo in base all’attività.
Il design modulare permette teoricamente di variare la densità del reticolo interno, modificando parametri come spessore dei filamenti, ampiezza delle celle e disposizione dei nodi. In prospettiva, ciò consentirebbe di configurare la pinna in base a:
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stile di nuoto prevalente (crawl, dorso, farfalla, rana);
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peso corporeo e livello di forza dell’utente;
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obiettivo d’uso (riabilitazione, nuoto ricreativo, allenamento agonistico).
Benefici potenziali per atleti amputati e riabilitazione in acqua
L’utilizzo di una pinna dedicata come Nimble mira a offrire diversi benefici potenziali:
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Efficienza del gesto natatorio: la propulsione generata dal reticolo elastico aiuta a compensare la mancanza del piede e di parte della gamba, riequilibrando la spinta delle due estremità.
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Riduzione dello sforzo percepito: il contributo elastico può ridurre l’energia richiesta per mantenere una determinata velocità, con vantaggi sia per chi fa attività ricreativa sia per chi fa allenamenti prolungati.
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Maggiore controllo della traiettoria: una struttura studiata per il nuoto, rispetto a una protesi generica adattata, può migliorare la stabilità in acqua e il controllo dell’assetto.
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Ruolo psicologico e inclusivo: disporre di una protesi pensata per un’attività specifica, con un’estetica curata e un funzionamento tecnico credibile, può rafforzare la percezione di autonomia e la motivazione a tornare a praticare sport acquatici.
Nimble nel contesto delle protesi e ortesi stampate in 3D
Il progetto Nimble si inserisce in un quadro più ampio di utilizzo della stampa 3D nelle protesi e nelle ortesi, dove produttori, studi di design e organizzazioni non profit stanno sperimentando soluzioni personalizzate. Tra gli esempi vicini a questo approccio si possono citare progetti come la mano open-source Bionicohand sviluppata da My Human Kit insieme a un service di stampa professionale, o le iniziative di aziende come PROTEOR in collaborazione con organizzazioni attive nel sostegno a civili e veterani che necessitano di nuove protesi.
Accanto a questi, comunità open-source e aziende specializzate hanno contribuito a diffondere la stampa 3D in ambito protesico, rendendo più accessibili mani, braccia e altri dispositivi su misura. Questo scenario, fatto di geometrie complesse, reticoli leggeri e componenti personalizzabili, fornisce il contesto ideale per un concept come Nimble, che sfrutta una architettura interna reticolare per controllare la risposta elastica in acqua.
Sfide di sviluppo: test in acqua, durabilità e passaggio al prodotto reale
Essendo un concept, Nimble non è ancora una protesi certificata o pronta alla vendita. Il passaggio da un progetto di design a un dispositivo medico commercializzabile richiede una serie di passaggi:
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test meccanici e in acqua per verificare la risposta del reticolo in condizioni reali di nuoto, inclusa la fatica di materiale dopo molte ore di utilizzo;
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validazione clinica con utenti reali, per valutare comfort, adattabilità a diversi monconi, interazione con i socket esistenti e impatto su muscolatura e articolazioni residue;
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valutazione dei rischi e conformità normativa, soprattutto se la protesi è destinata a un uso regolare o ad ambito agonistico;
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ottimizzazione industriale con definizione di un flusso produttivo che combini componenti in composito, parti stampate in 3D e assemblaggio modulare con costi e tempi sostenibili.
In questo senso, Nimble può essere letto come una piattaforma concettuale che indica una direzione: sfruttare geometrie reticolari stampate in 3D per trasformare la pinna in una vera “molla controllata”, capace di coniugare propulsione e protezione del moncone, da sviluppare in collaborazione tra designer, clinici, ingegneri dei materiali e utenti finali.
Possibili sviluppi futuri
Guardando oltre il concept attuale, si possono immaginare alcune evoluzioni:
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reticoli parametrizzati: librerie di geometrie diverse in funzione del livello dell’atleta, dell’età o della disciplina (nuoto in piscina, acque libere, paratriathlon);
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reticoli a gradiente: zone più rigide e zone più morbide, per modulare la risposta lungo la lunghezza della pinna;
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monitoraggio dei carichi: integrazione, in una fase successiva, di sensori o inserti intercambiabili per misurare la distribuzione delle forze sul moncone;
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collaborazioni con centri di riabilitazione per inserire pinne come Nimble in protocolli strutturati di recupero funzionale e rieducazione al gesto natatorio.
Queste direzioni sono coerenti con la traiettoria generale delle protesi stampate in 3D, che tendono a unire personalizzazione geometrica, riduzione dei costi di prototipazione e maggiore libertà formale rispetto a tecnologie tradizionali.
