Metoda FDM

Metoda FDM czyli technologia osadzania stopionego tworzywa jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych i dostępnych komercyjnie metod druku 3D. Zaliczana jest do grupy metod przyrostowych, w których proces budowania trójwymiarowego elementu opiera się na warstwowym nakładaniu uplastycznionego materiału budulcowego i materiału podporowego. Tworzywa te wytwarzane są w postaci cienkich włókien (filamentu) przez jedno lub dwudyszową głowicę. Głowica, która jest sterowana numerycznie podczas wydruku przemieszcza się w osiach X, Y nanosząc na platformę roboczą zaprogramowany kształt. W sytuacji gdy modelowany obiekt wymaga zastosowania podpór, w sposób automatyczny lub ręcznie są one tworzone w czasie wydruku. Wykonane są z tego samego materiału, co drukowany model, jednak różnią się od niego budową, aby można było je łatwo usunąć.

Opisana technologia jest często wykorzystywana do drukowania modeli protez kończyny górnej. Istnieje wiele mniej lub bardziej złożonych odmian tej protezy. Wydrukowanie modeli za pomocą drukarki 3D pozwala na ich spersonalizowanie i odpowiednie dopasowanie funkcjonalności oraz wyglądu do gustów estetycznych pacjenta. Proteza musi również być bezpieczna, lekka, łatwa w użytkowaniu, a przede wszystkim ma za zadanie wspomóc pacjenta w powrocie do codziennego życia.

Przykładem takiego rozwiązania jest model, który stworzyli Richard Van As i Ivan Oven. Proteza jest mechaniczna, nie ma w niej elektroniki. Jej palce zaciskają się, gdy użytkownik porusza nadgarstkiem. Wystarcza to do wykonywania podstawowych czynności. W projekcie kolejnej protezy nazwanej Raptor Hand skupiono się na ekonomizacji modelu poprzez: uproszczenie montażu i potencjalnej naprawy protezy, łatwiejszy i szybszy proces drukowania, ulepszony system napinania, uproszczony montaż cięgien, możliwość drukowania kołków zatrzaskowych oraz szczuplejsze palce. Również w Polsce można spotkać projekty związane z budowaniem dłoni w technologii druku 3D. Prężnie działa fundacja, której siedziba mieści się na terenie małopolski. Ich projekty działają na takiej zasadzie jak te przytoczone powyżej. Głównymi odbiorcami drukowanych protez są dzieci. Często łatwiej jest im pogodzić się z brakiem kończyny gdy proteza jest kolorowa i w przypadku np. chłopców może być ona nazywana „ręką Iron Mana”. Modele wykonane metodą druku 3D są najlepszym z rozwiązań dla małych pacjentów, ponieważ koszty produkcji są niskie i proteza może „rosnąć” wraz z właścicielem.

3D finger

Jednak mimo, że istnieje wiele rozwiązań protez dłoni, modeli pojedynczych palców jest niewiele. Interesującym przykładem jest prosta proteza zaprojektowana przez Nicka Brookinsa, inżyniera ds. usług medialnych w Akamai Technologies. Jego prawy palec wskazujący został amputowany, co było konsekwencją wypadku motocyklowego. Już w szpitalu zaczął szukać rozwiązania, które pozwoliłoby przywrócić pełną funkcjonalność dłoni. Produkty dostępne na rynku nie spełniały jego wymagań. Dzięki inżynierskiemu zacięciu Brookinsa, powstała proteza palca wydrukowana na drukarce pracującej w technologii FDM. Inżynier zanim uzyskał zadowalającą go formę przeprowadził kilka prób wydruków. Dzięki temu, że proteza jest wykonana w druku 3D budowa prototypów nie trwa długo i szybko można uzyskać finalny model. Pierwsza wersja to połączenie palca z częściami ręki Flexy. Fakt, że mężczyzna mógł już nosić protezę pomógł mu w dokonaniu ulepszeń. Ostateczną protezą jest model 3.5, który przedstawiono na zdjęciu.

Innym ciekawym rozwiązaniem jest proteza zaprojektowana przez grupę badaczy z Florida Atlantic University. Model zachowuje wygląd oraz funkcje zbliżone do zdrowego palca. Również w tym przypadku do utworzenia obudowy protezy wykorzystano drukarkę 3D. Natomiast w jego wnętrzu zainstalowano dwa siłowniki wykonane ze stopu z pamięcią kształtu, które po podgrzaniu powracają do oryginalnego wyglądu po zgięciu lub deformacji. To odpowiednia temperatura pozwala na zginanie i prostowanie „palca”. Jednak jak określili twórcy jest to metoda, która potrzebuje dopracowania w związku z czym na razie technologia została wykorzystana jedynie w robotach.

Wciąż brakuje tego typu rozwiązań na polskim rynku, a zapotrzebowanie nie jest małe. Warto więc podejmować próby tworzenia innowacji ułatwiających życie wielu potrzebującym osobom.


Autor: Katarzyna Schab

Artykuł przygotowany w ramach projektów BLOOM i Inicjatywa Awangarda

BloomAwangarda

PODZIEL SIĘ