výroba myoelektrické protézy
za pomocí flexfill tpu
Případová studie se zabývá designem a výrobou myoelektrické protézy za pomocí aditivní technologie. Hlavním cílem je integrovat senzorový systém tak, aby pomocí svalových impulsů mohl uživatel protézu ovládat. Dalším cílem je zajistit dostupnost a minimálními náklady na výrobu.
Tým tvoří členové studentského sdružení FabLab EEBEst, které se věnuje propagaci 3D tisku a open source technologií v univerzitním prostředí, a sdružení Bioneer, jehož členové se specializují na biometrické senzory.
Návrh protézy je založen na skutečnosti, že co nejvíce částí je možné vytisknout ve 3D. Prvky, které nejsou 3D tištěné jako například servomotory nebo senzory, byly vybrány s ohledem na nízkou úroveň složitosti a nákladů.
Pro tisk protéz používá výzkumný tým z univerzity materiály Fillamentum, konkrétně to jsou Flexfill TPU a PLA Extrafill. Důvodem je barevná stabilita struny, a i po tisku je barva velmi podobná barvě kůže.
Béžová PLA je použito pro tisk vnější části, aby byla protéza estetičtější. Části z tohoto materiálu byly vytištěny za vyšší teploty, než je u PLA zvykem. Vlastnosti tištěného objektu se překvapivě zlepšily.
Materiál TPU byl použit k výrobě ochranných prvků na zápěstí a prstech. Elasticita materiálu umožňuje pokrýt pohyblivé části protézy, aniž by zasahovala do plynulého pohybu zápěstí nebo zachycení síly v tlakových senzorech zabudovaných v prstech. Vlastnosti tištěných částí TPU se velmi lišily v závislosti na designu a parametrech tisku. „V průběhu projektu jsme se dobře seznámili s materiály a jejich vlastnostmi. Charakteristika částí tištěných z TPU se měnila podle designu tištěného kusu a dle nastavení tiskárny; po bližším seznámení se s materiálem se nám podařilo vytisknout prvky s požadovanými vlastnostmi, tisk byl bezproblémový a parametry vytištěných částí splnily naše očekávání,“ objasňují studenti FabLab EEBE.
Pro potřebné zpracování dat se používá mikrokontrolér Arduino. Mikrokontrolér interpretuje svalové impulzy zachycené senzory umístěnými v bicepsu, tricepsu a brachii a nařizuje aktivaci motorů. Motory pak provádějí pohyby podle aktivovaných svalů, takže uživatel může provádět různá gesta.
V současné době je návrh v konečné fázi. V říjnu 2019 tým nakontaktoval nemocnici Sant Joan de Déu a představil návrh. Nemocnice používá 3D skenovací a tiskové techniky, které pomáhají lékařům při diagnostice a přípravě operací.
28. února 2020 byla na konferenci EEBE 3DDay prezentována protéza, jejímž sponzorem je také Fillamentum.
Letos v březnu se zástupci FabLab EEBEst před vyhlášením karantény setkali také se zástupci nemocnice v Mataró, ale bohužel současná koronavirová krize způsobila pozastavení spolupráce.
O dalším průběhu projektu Vás budeme informovat.
Sledovat Fillamentum Industrial:
