ottobre 2013 - Spring

Il Blog di Riferimento sulla Prototipazione Rapida 3D

Fabio Gualdo
25 ottobre 2013
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Strumentazione chirurgica realizzata tramite prototipazione rapida.
Esempio di strumenti medicali realizzati in FDM.

La tecnologia di prototipazione rapida (mediante stampa 3D FDM) utilizzata da Spring, può offrire molti vantaggi per il settore medicale e dentale. L’FDM può infatti venire utilizzato per la realizzazione di attrezzature e di guide e dime chirurgiche, per dispositivi pre-operatori di valutazione e analisi, per modelli diagnostici e per la creazione di protesi temporanee o finali (se realizzate con i materiali biocompatibili disponibili). Lo sviluppo di simili componenti e parti richiede una notevole esperienza in campo di controllo e analisi ed un elevato standard qualitativo e di verifica.

Tuttavia, è necessario – per venire a contatto con i pazienti e con l’ambiente operatorio – che la strumentazione o le parti realizzate tramite Fused Deposition Modeling, siano anche sterilizzabili, per poter venire a contatto con tessuti e fluidi corporei dei pazienti.

Uno studio del 2012 dell’Università del Texas, ha sottoposto a verifica ed analisi la possibilità di sterilizzazione dei materiali realizzati con macchine di prototipazione rapida, valutandone l’efficacia per l’utilizzo in ambiente medicale e dentale. Per lo studio, sono stati sviluppati 30 campioni per ciascuno dei seguenti materiali: ABSi, ABS-M30, ABS-M30i, ABS-ESD7, PC-ABS, PC, PC-ISO, PPSF e Ultem® 9085.

  • ABSi: materiale di natura traslucida, ideale per il monitoraggio dei flussi di materiale e per situazioni in cui serve la trasmissione luminosa.
  • ABS-M30: termoplastico ideale per risultati realistici per test funzionali e per avere parti di utilizzo più performanti rispetto all’ABS standard.
  • ABS – M30i è biocompatibile a norma ISO 10993 USP Classe VI . Questo lo rende un buon candidato per l’uso nelle industrie di imballaggio medico, farmaceutico e alimentare .
  • ABS – ESD7 ha proprietà dissipative statiche che ne permettono l’utilizzo in ambienti e situazioni in cui le parti possono essere danneggiate a causa di cariche statiche. Questo materiale impedisce anche paolveri e particelle fini di depositarsi sulle parti sviluppate
  • PC-ABS è una miscela di Policarbonato e ABS . È ampiamente usato perché offre la forza e la resistenza al calore del PC, nonché la flessibilità dell’ABS.
  • PC è un termoplastico che consente di coniugare precisione dei dettagli con resistenza del materiale.
  • PC-ISO policarbonato biocompatibile a norma ISO 10993 USP Classe V, viene quindi comunemente utilizzato per il confezionamento di alimenti e farmaci , nonché per la produzione di dispositivi medici.
  • PPSF, o Polifenilsulfone, materiale con alta resistenza al calore e agli agenti chimici, con un livello di precisione e dettaglio elevati e con valori di resistenza dal punto di vista meccanico molto performanti.
  • Ultem 9085 è un ritardante di fiamma termoplastico ad alta prestazione.

Utilizzando i nove materiali FDM sopra descritti, sono stati creati dei campioni con l’utilizzo di una FORTUS400 della Stratasys. I campioni avevano una lunghezza di 165.1mm, una larghezza massima di 19.05mm e un’altezza di 3.175mm e sono stati sottoposti a quattro diverse tecniche di sterilizzazione:

  • autoclave
  • ossido di etilene (EtO)
  • perossido di idrogeno (H2O2)
  • radiazioni gamma

Il primo metodo risulta quello più diffuso negli studi e ambulatori medici e dentistici, ha la caratteristica di lavorare a temperature elevate (121°-132°C), mentre gli altri tre metodi lavorano a temperature relativamente basse (sotto ai 60°). Queste quattro tecniche consentono la sterilizzazione di materiali ad uso ambulatoriale e operatorio. Per ciascuna delle quattro tecniche sono stati condotti cinque test con campioni diversi, verificandone poi l’avvenuta sterilizzazione attraverso l’utilizzo del Tryptic Soy Broth (brodo di soia triptico: terreno di arricchimento liquido universale usato per le procedure qualitative dei test di sterilità).

Le analisi condotte,esempio di protesi dentale con prototipazione fdm hanno portato gli studiosi dell’università Texana a valutare positivamente la sterilità dei campioni realizzati in FDM. I risultati ottenuti mostrano però un limite riguardo i campioni con materiali in ABS, dato che risentono fortemente delle temperature elevate presenti nel metodo di sterilizzazione in autoclave.

L’autoclave risulta il metodo più diffuso, perciò considerando la biocompatibilità dei materiali, la resistenza al calore e i valori di resistenza meccanica, oltre che al gradi di dettaglio raggiungibile, lo studio mostra come PC-ISO, PPSF e Ultem 9085 siano efficaci nello sviluppo di strumenti, applicazioni e parti di utilizzo nel settore dentale e medicale (anche per componenti a contatto con tessuti del paziente). L’utilizzo di questi materiali associati alla tecnologia Fortus implementata da Spring possono perciò rendere rapido, efficiente ed efficace il supporto che la tecnica FDM può apportare in ambito medicale e dentale.


Fabio Gualdo
1 ottobre 2013
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Scott Crump al TCT Show 2013
Scott Crump al TCT Show 2013

Scott Crump, CIO e Chairman di Stratasys, ha aperto il programma degli incontri in agenda il 25 settembre al TCT Show, con un intervento riguardante il rapporto fra 3D Printing, Prototipazione Rapida e produzione.

Nella sua presentazione ha messo in luce come il grado d’innovazione che il settore ha avuto negli ultimi anni ha portato il mondo della prototipazione rapida, mediante stampa in 3D, ad acquisire un importante ruolo non solo come supporto alla progettazione, ma anche e soprattutto a supporto della produzione.

Crump ha descritto come il mondo del 3D Printing stia cambiando il modo di approcciare lo sviluppo dei prodotti e della produzione in piccola scala, creando un numero di opportunità e di possibilità che è difficile stimare ed immaginare. Sul fronte del manufacturing, ha detto Crump, i passi compiuti dalla tecnologia hanno portato uno sviluppo di materiali e perfezionato il risultato e la performance dei prodotti, fornendo all’industria una valida alternativa ai materiali e ai sistemi tradizionali. La prototipazione rapida in alcuni settori è cresciuta arrivando a sostituire gli altri sistemi per lo sviluppo di attrezzature e di componenti, creando un lungo elenco di prodotti e di parti prodotte esclusivamente attraverso il ricorso alle tecnologie additive.

La vera innovazione degli ultimi anni è però rappresentata dal fatto che ciò che viene prodotto attraverso la Prototipazione rapida può oggi raggiungere direttamente il consumatore finale, non solo con scopi estetici e fisici, ma anche funzionali e pratici. Per dimostrarlo Mr Crump ha estratto dalla tasca della giacca il proprio smartphone, la cui cover, realizzata con tecnologia di prototipazione rapida, avrebbe richiesto una grande mole di lavoro, tempo e macchinari per essere realizzata senza 3D Printing.

Il CIO di Stratasys ha poi fatto una riflessione sul ruolo sociale e culturale che la Prototipazione Rapida e le innovazioni che avverranno nel settore del 3D Printing potranno avere e suscitare. Sul piano educativo, ha descritto come agli studenti possa essere offerta la possibilità di capire come la progettazione e la produzione siano strettamente legate, mostrando come la produzione non sia legata esclusivamente a lavori ripetitivi, in serie e polverosi, ma come possa invece offrire la possibilità di toccare con mano l’innovazione e la creatività. Proprio per questo Mr Crump prevede che l’utilizzo di queste tecnologie nelle scuole possa portare ad un incremento dell’interesse nelle materie scientifiche e ingegneristiche.

Con il 3D printing l’unico limite, ha poi concluso Scott Crump, è la nostra immaginazione.

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In foto: Scott Crump durante il suo intervento, Studenti allo Stand della StratasysStand della Stratasys

 

 


Fabio Gualdo
1 ottobre 2013
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Padiglione Stratasys TCT 2013
Padiglione Stratasys TCT 2013

Entrare nel padiglione che ospita il TCT Show 2013 dopo venti minuti di taxi nella grigia Birmingham è come entrare in un altro mondo, un universo fatto di idee, innovazione e voglia di sorprendere.

I primi stand che accolgono i visitatori sono quelli dei big players: Stratasys, EOS, MCor, ma addentrandosi all’interno dei percorsi fra uno stand e l’altro si scoprono i makers che si affannano attorno alle stampanti RepRap, una scolaresca in divisa intenta a generare dei semplici vasi, dei signori distinti con aria curiosa che guardano attraverso le vetrine delle macchine.

Per spiegare come si presentava l’evento legato alla Prototipazione Rapida e alla stampa in 3d eccovi alcune immagini direttamente dal TCT Show.

Padiglione Stratasys TCT 2013
Evento TCT Show 25 Settembre 2013
Welcome to a 3D World
Esempio di prototipazione rapida al TCT Show 2013
Studenti al TCT Show 2013

In foto: lo stand Stratasys, agenda seminari TCT Show 2013, Slogan stand Stratasys, Educational Programme: a scuola di 3D printing, 3D music: chitarra realizzata con Prototipazione rapida


STAMPA 3D

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LAVORAZIONI CNC

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FUSIONI METALLO

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STAMPI IN SILICONE

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