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WOUND VIEWER

Design 4.0 per un device high tech medicale

Prodotti Stampa 3D | Prototipi Stampa 3D | Scansioni 3D
Design | Industria | Stampa 3D & Manifattura Additiva

Il <strong>Wound Viewer</strong> (WV) è un dispositivo medico di classe 1 in grado di acquisire e processare automaticamente in pochi minuti le immagini delle ferite cutanee attraverso un algoritmo di intelligenza artificiale (AI). Il dispositivo fornisce al medico i parametri delle lesioni, oltre a gestire l'organizzazione delle cartelle cliniche digitali su architettura cloud, in modo da rendere i dati sicuri e accessibili in qualsiasi momento.

Wound Viewer utilizza un brevetto nato dalla ricerca e sviluppo della startup <strong>Omnidermal</strong>, spin off dell'incubatore di imprese innovative <strong>I3P</strong> del <strong>Politecnico di Torino</strong>. Data la natura del progetto, Wound Viewer ha inoltre avuto il sostegno della <strong>Associazione Italiana per le Ulcere Cutanee (AIUC)</strong>, sia per la fase di sviluppo che per quanto concerne la convalida clinica della tecnologia. Si tratta di un progetto che ha già ottenuto una serie di importanti riconoscimenti nel settore, in grado di ripagare le ambizioni dei fondatori <strong>Jacopo Secco</strong> e <strong>Marco Farina</strong>, ingegneri biomedici formatisi proprio al Politecnico del capoluogo sabauda, e di tutti i loro collaboratori.

Rendere fruibile l'intelligenza artificiale applicata alla dermatologia ha comportato un attento percorso anche per quanto riguarda il design di una scocca destinata a contenere un simile concentrato di innovazione. Una sfida avvincente, che ha coinvolto su tutta la linea l'expertise di Protocube Reply in ambito di <strong>Additive Manufacturing</strong>. Il case di Wound Viewer è infatti il risultato dell'utilizzo combinato di tecnologie quali la<strong> scansione 3D</strong>, <strong>modellazione 3D</strong> e <strong>stampa 3D</strong> sia per le fasi di <strong>prototipazione</strong> che di <strong>produzione in pre-serie</strong>.

Vediamo nel dettaglio tutte le fasi operative che hanno caratterizzato la progettazione del case di Wound Viewer.
<h5>ANALISI E ACQUISIZIONE DEI COMPONENTI FUNZIONALI</h5>
"Sotto la scocca", Wound Viewer è composto essenzialmente da due parti, che caratterizzano i due lati principali del device. Da un lato, la<strong> scheda con i sensori</strong> dedicati alla scansione, dall'altro, un <strong>tablet touchscreen</strong> con il sistema operativo e l'interfaccia che consente al medico di effettuare tutte le operazioni necessarie.

La complessità tecnologica della scheda ha comportato la necessità di eseguire una <strong>simulazione focale</strong> in modo da capire quali vincoli dover dare alla geometria della cover affinché non interferisse con la fase operativo del dispositivo. Sono stati quindi analizzati nel dettaglio tutti gli aspetti relativi all'illuminazione LED e all'angolo di acquisizione dei sensori. A livello fisico, il prototipo del PCB è stato rilevato sia con metodi tradizionali che mediante un processo di <strong>scansione 3D</strong>, con un reverse engineering che ha consentito di ottenere la <strong>replica digitale</strong> fedele, quello che convenzionalmente viene definito <strong>Digital Twin</strong>. In analogia, con modalità operative più semplici, si è proceduto per l'acquisizione del tablet.
<h5>ADDITIVE MANUFACTURING PER UN DESIGN PIU' EFFICIENTE</h5>
La progettazione del case di Wound Viewer è stata affrontata per offrire un elemento compatto, leggero ed ergonomicamente funzionale all'utilizzo quotidiano. Un'attenta indagine esigenziale ha rilevato aspetti come la necessità di una notevole portabilità del device, oltre alla rapidità con cui i medici effettuano sia le scansioni che le successive operazioni di gestione dei dati acquisiti. A questi requisiti, si è data una risposta sfruttando le possibilità offerte dalle tecnologie 3D. Oltre alla velocità operativa della <strong>modellazione digitale</strong> e all'utilissimo feedback dei <strong>rendering fotorealistici</strong>, la realizzazione dei <strong>prototipi funzionali in stampa 3D</strong> ha consentito di far provare diverse ipotesi di design al committente, in un periodo di tempo decisamente inferiore rispetto a quanto sarebbe stato possibile ricorrendo a processi di prototipazione tradizionale.

Utilizzando un processo manifatturiero di natura additiva è stato possibile gestire gli svuotamenti ed ottimizzare la quantità di materiali utilizzato, riducendo il peso e i costi generali del case. Un particolare tanto più rilevante quanto sono numerosi gli elementi da realizzare. Un ulteriore aspetto in cui la <strong>stampa 3D</strong> ha giocato un ruolo determinante è stato infatti quello della <strong>produzione</strong>, in particolare per quanto riguarda la pre-serie e i lotti in piccola serie. Il case è stato pensato fin dall'inizio per essere realizzato in stampa 3D anche nella sua versione finale, non soltanto nella fase di prototipazione.

La possibilità di stampare in 3D ogni parte del case consente tuttora sensibili vantaggi anche nella produzione dei <strong>componenti di ricambio</strong>, che possono essere realizzati "<strong>on demand</strong>", riducendo sensibilmente i costi legati alla necessità di magazzino e alla logistica in generale.

<img class="size-full wp-image-2964" src="https://ptbwebsite.com/wp-content/uploads/2018/02/wound-viewer-3D-3d-print-01.png" alt="wound viewer 3D 3d print 01" width="2339" height="1654" /> Il case di Wound Viewer è composto da due parti, in grado di fissare la scheda principale e consentire lo sgancio rapido del tablet touchscreen. Il prodotto è facilmente assemblabile da chiunque, grazie al fissaggio di quattro viti (credits Protocube Reply)
<h5>MATERIALI E LIBERTA' CREATIVA</h5>
Nell'ambito del disegno industriale, la conoscenza dei materiali è un fattore imprescindibile dalla qualità della progettazione. Nel caso di Wound Viewer, si è scelto di sfruttare un materiale molto semplice, il <strong>nylon</strong>, perché dotato di una serie di qualità fisiche e meccaniche utili a sposare al meglio le esigenze funzionali del case da progettare. L'elasticità e la resistenza del nylon, unite alle caratteristiche della tecnologia di stampa 3D a sinterizzazione laser hanno consentito di orientare le scelte formali del design del prodotto.

Nell'immagine a seguire vediamo alcuni dettagli che sono stati resi possibili grazie a questo genere di approccio. L'elemento principale del case è stato realizzato attraverso lo stampo di una sola parte. Sfruttando l'<strong>elasticità del materiale</strong>, è stato possibile ottenere un dispositivo di bloccaggio per il tablet, disegnando una semplicissima linguetta. Con la stessa logica, attraverso semplici "deformazioni" del pannello di copertura sono stati ricavati i quattro piedini che consentono di appoggiare il device senza danneggiare i sensori.

La tecnologia di produzione addititiva ha inoltre consentito di realizzare le guide laterali con lo stampo di un solo elemento, mentre procedendo con metodologie tradizionali, per definire il medesimo dettaglio sarebbe certamente stato necessario un assemblaggio di almeno due parti. I vantaggi che ne derivano sono evidenti: costi minori, eliminazione dei tempi di assemblaggio, design più compatto e maggior robustezza generale, dovuta alla riduzione complessiva dei giunti.

La realizzazione di opportune forometrie e scanalature, oltre a ridurre costi e peso dell'elemento, hanno garantito l'accesso delle parti da ispezionare senza compromettere la resistenza meccanica complessiva del case. Quelli descritti sono soltanto alcune delle possibilità creative offerte dai nuovi materiali e dalle nuove tecnologie di produzione. Non ci sono limiti, se non quelli della conoscenza e della ricerca di nuove soluzioni.

<img class="size-full wp-image-2963" src="https://ptbwebsite.com/wp-content/uploads/2018/02/wound-viewer-3D-material-01.jpg" alt="wound viewer 3D material 01" width="2600" height="1045" /> Modello 3D del componente principale del case di Wound Viewer, realizzato in Nylon con tecnologia di stampa 3D a sinterizzazione laser (credits Protocube Reply).

Wound Viewer è nel suo complesso la dimostrazione che l'utilizzo di tecnologie digitali di ultima generazione non è sinonimo di costi elevati. Anzi, l'approccio cross disciplinare su cui si basano le <strong>competenze della produzione digitale</strong> consente di ottimizzare moltissimi aspetti che incidono a livello economico su tutto il ciclo di sviluppo di un prodotto. Oltre a ridurre sensibilmente il time to market.