La collaborazione tra Stratasys e Limbitless Solutions entra in una nuova fase, con un’attenzione più marcata alla sostenibilità, alla formazione degli studenti e all’accessibilità delle tecnologie protesiche realizzate attraverso la produzione additiva. Il rapporto tra Stratasys, specializzata nelle tecnologie di additive manufacturing, e Limbitless Solutions, organizzazione di ricerca non profit collegata alla University of Central Florida (UCF), prosegue ormai da dodici anni.
Avviata nel 2014, la collaborazione si è sviluppata intorno a un obiettivo preciso: utilizzare progettazione digitale, stampa 3D e competenze multidisciplinari per sviluppare dispositivi protesici destinati soprattutto a bambini con differenze agli arti. Nel corso degli anni Stratasys ha fornito a Limbitless Solutions materiali, sistemi di produzione additiva e supporto ingegneristico, contribuendo alla realizzazione di componenti finali, prototipi e attrezzature necessarie alla fabbricazione delle protesi.
La nuova fase della partnership aggiunge a questo lavoro una componente legata all’economia circolare. Stratasys ha infatti destinato a Limbitless Solutions una stampante 3D F370 proveniente dal programma Certified Pre-Owned dell’azienda, attraverso il quale sistemi industriali già utilizzati vengono ricondizionati, verificati e rimessi in servizio anziché essere necessariamente sostituiti da nuove apparecchiature.
Dodici anni di collaborazione tra industria, università e ricerca
Il rapporto tra Stratasys e Limbitless Solutions è iniziato quando il progetto della University of Central Florida era ancora nelle prime fasi del proprio sviluppo. Albert Manero, cofondatore e direttore esecutivo di Limbitless Solutions, era uno studente universitario quando il gruppo cominciò a lavorare alla realizzazione di arti artificiali a costi più contenuti sfruttando la stampa 3D.
Da quel primo nucleo è nata una struttura di ricerca interdisciplinare nella quale ingegneria meccanica, elettronica, design, arte, medicina e sviluppo software vengono utilizzati nello stesso processo progettuale.
Stratasys è diventata uno dei partner tecnologici di lungo periodo dell’organizzazione. Il contributo dell’azienda non si è limitato alla disponibilità delle stampanti 3D: Limbitless Solutions ha potuto utilizzare materiali, competenze ingegneristiche e sistemi di produzione per sperimentare differenti soluzioni costruttive e trasformare più rapidamente i progetti digitali in componenti fisici.
La produzione additiva permette inoltre a Limbitless Solutions di modificare geometrie e dimensioni senza dover ricostruire ogni volta una linea produttiva dedicata. È un vantaggio rilevante in un settore nel quale dimensioni, anatomia ed esigenze dell’utilizzatore possono cambiare sensibilmente da una persona all’altra.
Dalla prototipazione ai componenti delle protesi
Nel laboratorio di Limbitless Solutions le tecnologie di Stratasys vengono utilizzate in diverse fasi dello sviluppo.
La stampa 3D consente innanzitutto di produrre prototipi con cui controllare forma, dimensioni, assemblaggio ed ergonomia prima di passare alla configurazione successiva. Questo approccio permette agli ingegneri di modificare un componente digitale e produrne una nuova versione senza dover ricorrere immediatamente a costosi utensili tradizionali.
Le tecnologie Stratasys vengono impiegate anche per fabbricare componenti destinati all’utilizzo finale e stampi sui quali vengono termoformati alcuni elementi estetici delle protesi. In altre situazioni la produzione additiva viene utilizzata come passaggio intermedio per verificare un progetto prima di ricorrere a tecnologie produttive differenti, compreso lo stampaggio a iniezione.
La stampa 3D, quindi, non sostituisce necessariamente tutti i processi industriali impiegati da Limbitless Solutions, ma permette di collegare progettazione, sperimentazione e produzione riducendo il numero di passaggi necessari per verificare una nuova soluzione.
La personalizzazione come parte del progetto
Una caratteristica importante del lavoro di Limbitless Solutions riguarda l’aspetto estetico delle protesi. L’organizzazione non considera l’involucro esterno soltanto come una copertura tecnica, ma come un elemento che può essere personalizzato in funzione dei gusti della persona che utilizzerà il dispositivo.
Colori, grafiche e temi visivi possono quindi diventare parte integrante del progetto.
Nel tempo Limbitless Solutions ha sviluppato collaborazioni con aziende e organizzazioni creative per ampliare le possibilità di personalizzazione. L’obiettivo è permettere soprattutto ai bambini di considerare il dispositivo non soltanto come uno strumento assistivo, ma anche come un oggetto che può rappresentare interessi, gusti e identità personale.
Questa filosofia distingue il progetto da un modello nel quale la protesi viene progettata esclusivamente sulla base della funzione meccanica.
Come funzionano le braccia bioniche di Limbitless Solutions
Le braccia sviluppate da Limbitless Solutions utilizzano sistemi di elettromiografia, o EMG, per rilevare l’attività muscolare dell’utilizzatore.
Sensori non invasivi rilevano i segnali elettrici prodotti dalla contrazione dei muscoli. Tali segnali possono essere trasformati dal sistema elettronico in comandi destinati alla protesi. In questo modo determinati movimenti muscolari possono controllare funzioni dell’arto artificiale.
L’apprendimento del sistema rappresenta una parte importante del processo. Limbitless Solutions ha sviluppato anche videogiochi e sistemi di allenamento basati sugli stessi segnali EMG. L’obiettivo è permettere agli utilizzatori di esercitare il controllo muscolare attraverso un ambiente interattivo prima e durante l’impiego della protesi.
La ricerca condotta con la University of Central Florida ha esaminato anche il modo in cui bambini e adolescenti imparano a utilizzare questi sistemi e come il cervello si adatta al controllo di arti bionici.
Le protesi di Limbitless Solutions vengono distribuite nell’ambito di programmi e studi clinici e l’organizzazione punta a evitare che il costo del dispositivo venga trasferito alle famiglie coinvolte.
Un laboratorio che è anche uno spazio di formazione
La collaborazione tra Stratasys e Limbitless Solutions possiede anche una forte componente educativa.
Presso la University of Central Florida è presente un laboratorio dedicato a Limbitless Solutions dotato di diversi sistemi di produzione Stratasys. Gli studenti possono così lavorare direttamente con tecnologie additive utilizzate anche in ambito industriale.
Il risultato è un modello nel quale l’attività universitaria non rimane confinata alla simulazione o all’esercitazione. Gli studenti partecipano allo sviluppo di dispositivi destinati a progetti reali, affrontando problemi di progettazione meccanica, scelta dei materiali, elettronica, ergonomia, produzione e interazione con gli utilizzatori.
Per Stratasys, questa parte della collaborazione crea inoltre un collegamento diretto tra formazione tecnica e applicazioni industriali della produzione additiva. Gli studenti possono acquisire esperienza con processi che incontreranno successivamente nei settori manifatturiero, medicale, automobilistico, aerospaziale e nella progettazione di prodotto.
Una F370 ricondizionata per il laboratorio di Limbitless Solutions
Il nuovo elemento della partnership è la consegna a Limbitless Solutions di una Stratasys F370 proveniente dal programma Certified Pre-Owned, indicato anche con l’acronimo CPO.
La F370 appartiene alla famiglia di sistemi FDM di Stratasys ed è progettata per realizzare prototipi, utensili e componenti attraverso la deposizione controllata di materiali termoplastici. Il sistema supporta differenti materiali e dispone di supporti solubili che permettono di produrre geometrie altrimenti difficili da ottenere eliminando successivamente le strutture temporanee necessarie durante la stampa.
La F370 può essere gestita attraverso il software GrabCAD Print di Stratasys, che consente di preparare i modelli digitali e organizzare le operazioni di produzione.
Per Limbitless Solutions, disporre di un sistema di questa categoria significa poter continuare a produrre prototipi, stampi e componenti all’interno del proprio laboratorio senza dipendere completamente da strutture produttive esterne.
La macchina verrà utilizzata anche nelle attività didattiche e nei programmi di coinvolgimento della comunità sviluppati da Limbitless Solutions.
Il programma Certified Pre-Owned e il riutilizzo delle apparecchiature
L’aspetto più interessante della nuova fornitura riguarda però la provenienza della stampante.
Con il programma Certified Pre-Owned, Stratasys recupera determinate apparecchiature già utilizzate, sottoponendole a un processo di ricondizionamento e verifica prima di rimetterle in servizio.
È un approccio differente dalla semplice vendita di una macchina usata: l’obiettivo dichiarato da Stratasys è riportare i sistemi selezionati a condizioni conformi agli standard previsti dal programma dell’azienda prima del loro nuovo utilizzo.
Dal punto di vista della sostenibilità, il principio è quello dell’estensione della vita utile delle apparecchiature. Una stampante industriale contiene strutture metalliche, componenti elettronici, motori, sistemi di movimentazione e numerosi altri elementi la cui sostituzione completa comporta l’impiego di nuove risorse.
Prolungare l’utilizzo di una macchina esistente permette quindi di intervenire su una delle variabili dell’economia circolare: mantenere prodotti e attrezzature in funzione per un periodo più lungo.
Questo non significa che un’apparecchiatura ricondizionata produca automaticamente un determinato risparmio di emissioni rispetto a una macchina nuova. Per quantificare tale vantaggio sarebbero necessari dati specifici sul ciclo di vita delle singole apparecchiature. Il valore del programma CPO di Stratasys risiede soprattutto nel principio di recupero, ricondizionamento e reimpiego di beni industriali ancora utilizzabili.
La strategia di sostenibilità di Stratasys
Il progetto con Limbitless Solutions si inserisce nella strategia che Stratasys definisce Mindful Manufacturing, attraverso la quale l’azienda cerca di collegare produzione additiva, riduzione degli sprechi, utilizzo efficiente delle risorse e iniziative con impatto sociale.
La produzione additiva viene spesso associata alla possibilità di realizzare componenti soltanto quando sono necessari e di produrre geometrie senza asportare grandi quantità di materiale da un blocco iniziale. Questi vantaggi, tuttavia, dipendono dall’applicazione, dalla tecnologia utilizzata, dai materiali, dal consumo energetico e dall’intero ciclo produttivo.
Per questo motivo la sostenibilità della stampa 3D non può essere considerata una caratteristica automatica del processo. Nel caso della collaborazione tra Stratasys e Limbitless Solutions, l’elemento concreto è rappresentato soprattutto dall’estensione della vita operativa di una macchina attraverso il programma CPO e dal suo impiego in un progetto educativo e medicale.
Tecnologia e accessibilità nello stesso progetto
Il lavoro di Limbitless Solutions mostra anche una delle caratteristiche più interessanti della produzione additiva applicata ai dispositivi assistivi: la possibilità di combinare piccole serie, personalizzazione e continua modifica del progetto.
Una protesi destinata a un bambino pone inoltre problemi specifici. Il corpo cresce, le dimensioni cambiano e la soluzione può dover essere adattata nel tempo. Una tecnologia produttiva capace di partire direttamente da un modello digitale consente di intervenire più facilmente sulla geometria dei componenti rispetto a processi basati esclusivamente su utensili dedicati.
L’integrazione tra stampa 3D Stratasys, sistemi elettronici, sensori EMG e progettazione sviluppata da Limbitless Solutions permette quindi di lavorare contemporaneamente su funzione, peso, ergonomia ed estetica.
Non si tratta soltanto di produrre un oggetto con una stampante 3D. Il risultato deriva dall’integrazione di competenze provenienti da discipline differenti e da un ciclo di progettazione nel quale il feedback dell’utilizzatore può essere trasformato in modifiche tecniche.
Una partnership che unisce produzione additiva e formazione
Dopo dodici anni, la collaborazione tra Stratasys e Limbitless Solutions rappresenta ormai un progetto strutturato nel quale produzione additiva, ricerca universitaria, formazione e tecnologie assistive si alimentano reciprocamente.
Per Limbitless Solutions, l’accesso alle tecnologie Stratasys permette di mantenere all’interno del laboratorio una parte significativa delle attività di sviluppo e produzione.
Per Stratasys, la collaborazione consente di applicare le proprie tecnologie a un settore nel quale personalizzazione e produzione in quantità limitate costituiscono requisiti centrali, offrendo allo stesso tempo agli studenti della University of Central Florida la possibilità di lavorare con sistemi industriali.
L’introduzione della F370 ricondizionata aggiunge ora un ulteriore elemento: dimostrare che anche la durata delle apparecchiature può entrare nella discussione sulla sostenibilità della produzione additiva.
Il passaggio successivo sarà capire quanto questo modello possa essere ampliato, sia aumentando l’accesso ai dispositivi sviluppati da Limbitless Solutions, sia formando nuovi progettisti e ingegneri capaci di utilizzare la produzione additiva per affrontare esigenze concrete nel campo dell’accessibilità.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)
