Negli ultimi tempi abbiamo raccontato di aziende che sono state un esempio per il modo in cui si sono messe a disposizione della comunità in un periodo delicato come è il caso della recente pandemia. In questo articolo, parleremo di un interessante progetto che ha visto anche in questo caso, e come spesso si è sentito dire di questi tempi, la rivalsa della stampa 3D offrendo la possibilità di produrre in tempo reale materiali non facilmente reperibili.
Protagonista è il CETMA, Centro di Ricerche Europeo di Tecnologie Design e Materiali di Brindisi che si occupa di trasferimento tecnologico come ci ha spiegato l’ingegnere Luca Rizzi: “Il nostro compito è trasferire le nostre conoscenze e indirizzare chi si affida a noi verso i migliori strumenti. Abbiamo una serie di competenze su software, materiali e tecnologie innovative che possono aiutare a trasformare un’idea in prodotto”.
Proprio grazie a questa capacità tecnica, il CETMA ha potuto fornire una risposta concreta durante la pandemia con le sue mascherine stampate in 3D come ci ha raccontato Rizzi: “Abbiamo visto tantissimi progetti in cui si sono costruiti respiratori, parti per sostituire valvole. Noi abbiamo voluto intervenire per assistere medici e infermieri quindi abbiamo messo a punto un nuovo design per una mascherina” e poi prosegue: “Siamo partiti sin dalle primissime settimane dell’emergenza. L’input è arrivato da alcuni operatori sanitari che ci hanno chiesto come sfruttare le tecnologie in nostro possesso come la stampa 3D”.
Come si è sviluppato il progetto CETMA
Il progetto è iniziato con il reverse engineering di una valvola per avere i diametri di connessione e verificare il funzionamento. Una volta ottenuto il modello 3D su cui sarebbe stato adottato il progetto, è stata sviluppata una mascherina con l’obiettivo di essere stampabile con tecnologie additive a costi ridotti.
La particolarità di questa mascherina è data non solo dai bassi costi di produzione, ma anche dal fatto che è termoformabile, si adatta al volto di chi la usa e ha una lunga durata: è sufficiente sostituire periodicamente i filtri.
Per sviluppare la taglia base della mascherina, sono stati sfruttati il plug-in Zygote Human Factors per SolidWorks che ha reso più semplice fare una validazione ergonomica virtuale mediante l’utilizzo di manichini zigote e una scansione 3D del volto preso come riferimento:
“Abbiamo importato una scansione 3D, fatto una parte di ricostruzione delle superfici e realizzato la mascherina a partire da quello”.
Il modello 3D della mascherina sviluppata è stato poi distribuito gratuitamente su piattaforme open source affinché il design potesse essere migliorato e diventare utile in caso di scarsità di DPI così come è avvenuto nella recente emergenza.
I vantaggi di SolidWorks
Il progetto CETMA si è basato su tecnologie innovative in particolare la stampa 3D. in quest’ottica la progettazione con lo strumento di modellazione 3D SolidWorks è stata funzionale al metodo di produzione additiva con numerosi vantaggi. Tra questi, la possibilità di importare i modelli 3D scansionati per avere dei riferimenti anatomici reali così da verificare le mascherine e i bordi di contatto.
“Utilizziamo SolidWorks tutti i giorni e le analisi ergonomiche del plugin Zygote Human Factors per SolidWorks fanno sì che possiamo affidarci non solo al test sul viso ma anche a livello di software per individuare eventuali correzioni da apportare”.
Altro beneficio non da poco è la disponibilità di una parametrizzazione nel modello tridimensionale che ha permesso di adattare in modo facile le taglie senza dover ridisegnare di volta in volta ciascun modello dall’inizio.
“Lavorando con superfici di basso spessore, la modellazione con SolidWorks per superfici che vengono inspessite o per solidi che vengono svuotati sono sicuramente dei vantaggi che hanno consentito di variare lo spessore dei singoli labbri e della singola struttura della mascherina per alleggerirla o renderla più malleabile sul viso”.
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