Jak powstają ortezy drukowane?

Rozwój technologii cyfrowych sprawił, że druk 3D znajduje zastosowanie również w ortotyce. Obecnie część ortez wykonywana jest z wykorzystaniem projektowania komputerowego oraz technologii przyrostowych, które pozwalają tworzyć wyroby dopasowane do indywidualnych cech anatomicznych użytkownika. Jak wygląda proces ich powstawania?

Pierwszy etap – pomiar i skanowanie 3D

Proces przygotowania ortezy drukowanej rozpoczyna się od zebrania informacji dotyczących budowy anatomicznej pacjenta. Coraz częściej wykorzystuje się w tym celu skanery 3D, które umożliwiają wykonanie cyfrowego odwzorowania wybranej części ciała. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod opartych na odlewach skanowanie pozwala uzyskać szczegółowy model cyfrowy, który stanowi podstawę dalszych prac projektowych. Zebrane dane są następnie analizowane przez specjalistów odpowiedzialnych za przygotowanie projektu ortezy.

Projektowanie cyfrowe

Po wykonaniu skanu tworzony jest model komputerowy wyrobu. Na tym etapie określane są między innymi:

• kształt ortezy,
• zakres jej zabudowy,
• rozmieszczenie elementów konstrukcyjnych,
• rodzaj zapięć,
• dodatkowe otwory wentylacyjne.

Projektowanie odbywa się przy użyciu specjalistycznego oprogramowania CAD, które umożliwia dostosowanie konstrukcji do indywidualnych wymiarów użytkownika.

Przygotowanie modelu do druku

Po zakończeniu prac projektowych model cyfrowy jest przygotowywany do produkcji. Oprogramowanie przekształca projekt w zestaw instrukcji dla drukarki 3D, określających sposób nakładania kolejnych warstw materiału. Na tym etapie weryfikowana jest również poprawność konstrukcji oraz zgodność projektu z założeniami technicznymi. Dzięki cyfrowemu procesowi możliwe jest wprowadzanie zmian bez konieczności rozpoczynania całego procesu od początku.

Drukowanie ortezy

Właściwa produkcja ortez drukowanych odbywa się przy użyciu drukarki 3D**. Urządzenie tworzy wyrób warstwa po warstwie zgodnie z przygotowanym wcześniej modelem komputerowym.** Do produkcji wykorzystywane są specjalistyczne materiały polimerowe przeznaczone do zastosowań medycznych. W zależności od rodzaju projektu mogą one różnić się właściwościami mechanicznymi, takimi jak elastyczność czy sztywność konstrukcji.

Obróbka i wykończenie

Po zakończeniu drukowania orteza przechodzi etap obróbki wykończeniowej. Może on obejmować:

• usunięcie elementów pomocniczych,
• wygładzenie powierzchni,
• montaż zapięć,
• kontrolę jakości wykonania.

Dopiero po przeprowadzeniu tych czynności wyrób jest przygotowywany do dalszego użytkowania zgodnie z jego przeznaczeniem.

Ortezy drukowane powstają w kilku etapach obejmujących skanowanie 3D, projektowanie komputerowe, przygotowanie modelu produkcyjnego, druk oraz obróbkę wykończeniową. Wykorzystanie technologii cyfrowych pozwala przenieść cały proces do środowiska komputerowego jeszcze przed rozpoczęciem produkcji fizycznego wyrobu. Ostateczna konstrukcja oraz sposób wykonania zależą od rodzaju ortezy, jej przeznaczenia oraz indywidualnych założeń przyjętych podczas projektowania.

FAQ

Dlaczego przed wykonaniem ortezy potrzebna jest ocena funkcjonalna?

Ocena funkcjonalna określa siłę mięśni, zakres ruchu, wzorzec chodu i miejsca wymagające stabilizacji lub odciążenia. Na tej podstawie dobiera się konstrukcję ortezy do konkretnego problemu ortopedycznego. Bez tego łatwo wykonać wyrób, który nie wspiera właściwie ruchu.

Co daje skan 3D kończyny w porównaniu z tradycyjnym odlewem?

Skan 3D odwzorowuje anatomię bezkontaktowo i bardzo dokładnie, także przy drobnych asymetriach oraz deformacjach tkanek. Eliminuje też wiele błędów typowych dla odlewów gipsowych. Dzięki temu projekt bazuje na wiernym obrazie kończyny.

Jak z cyfrowego skanu powstaje gotowy model ortezy?

Skan jest przetwarzany w programie inżynieryjnym na model 3D, na którym ustala się kształt, grubość, zapięcia i otwory wentylacyjne. Projektant wprowadza też korekty wpływające na stabilizację, odciążenie i komfort noszenia. Zapisany plik trafia następnie do produkcji.

Co sprawdza się podczas przymiarki gotowej ortezy?

Podczas przymiarki ocenia się przyleganie, pracę w ruchu i w spoczynku oraz ewentualne punkty ucisku. W razie potrzeby wprowadza się poprawki w strefach podparcia i wykończeniu. U dzieci ważna jest też personalizacja kolorów i wzorów, bo ułatwia akceptację wyrobu.