Negli ultimi anni il dottor Matthew Dickinson, docente senior alla University of Central Lancashire (UCLan), è stato coinvolto nella Primary Engineer MacRobert Medal. Grazie all’iniziativa, Dickinson ha collaborato con una studentessa locale, con cui ha organizzato una ricerca sugli esoscheletri usando UltiMaker S5.
Dickinson è un forte sostenitore dell’iniziativa che celebra l’innovazione dei giovani, mettendoli in contatto con le università per trasformare le loro idee in realtà.
Quando Krystyna Marshall, una studentessa di 15 anni, è entrata in concorso con un’idea per aiutare la mobilità dei bambini, Dickinson ne è subito rimasto affascinato.
Krystyna, ispirata dalla condizione del cugino affetto da atrofia muscolare spinale (SMA), ha presentato il modello di una giacca, basata sull’idea di un esoscheletro che fornisce sostegno ai muscoli della schiena e alla colonna vertebrale.
La sfida
L’adattamento del giubbotto SMA all’utente implica molte sfide.
L’idea iniziale era di costruire lo scheletro in alluminio. Ma se si considera la velocità strabiliante a cui crescono i bambini e le conseguenti, ricorrenti modifiche da fare all’esoscheletro, i costi sono diventati elevati.
Quindi, alla ricerca di metodi di produzione alternativi, Dickinson si è rivolto alla stampa 3D.
Creando parti in 3D a basso costo, è possibile offrire un alto livello di customizzazione, trasformando la giacca in una soluzione per la prevenzione delle lesioni e la riabilitazione.
Utilizzando la sua stampante UltiMaker 2+, Dickinson ha creato il primo modello dell’esoscheletro e ha iniziato la prototipazione utilizzando il PLA.
Nonostante i risultati promettenti, la creazione di nuove geometrie è stata limitata dalla testina di stampa a estrusione singola della UltiMaker 2+.
Passi avanti nella prototipazione dell’esoscheletro
Per superare i limiti della UltiMaker 2+, Dickinson si è rivolto a CREATE Education, un rivenditore britannico che lavora esclusivamente con organizzazioni educative per fornire accesso alle tecnologie di manifattura additiva.
Grazie a CREATE Education, Dickinson è entrato in contatto con UltiMaker S5.
La UltiMaker S5 offre, a differenza di UltiMaker 2+, un sistema a doppia estrusione e consente di lavorare con nuove combinazioni di materiali.
Con la UltiMaker S5, Dickinson ha iniziato a sperimentare con nuovi materiali, utilizzando un nucleo interno in PLA e testando il materiale del guscio esterno in Nylon e TPU, filamenti flessibili, ma in grado di garantire una certa resistenza.
Approfittando dell’ecosistema UltiMaker, Dickinson ha ottimizzato ulteriormente l’uso della stampante tramite UltiMaker Digital Factory.
La factory gli ha fornito la possibilità di stampare in remoto, creare una libreria digitale e monitorare l’attività della macchina, anche a distanza.
Le analisi disponibili da Cura e dalla Digital Factory, inoltre, forniscono a Dickinson i costi dei materiali e i tempi di stampa, consentendo di pianificare in toto la fabbricazione dell’esoscheletro.
I risultati
Grazie all’uso della UltiMaker S5, l’idea di Krystyna è diventata realtà in soli sei mesi!
“Senza l'affidabilità e la riproducibilità della UltiMaker S5, combinata con il software Ultimaker Digital Factory, non sarei stato in grado di completare il progetto in tempi così celeri.”
Matthew DickinsonDocente senior all'University of Central Lancashire (UCLan)
L’idea di Krystyna, che ha garantito a lei, a Dickinson e al team di UClan, la vittoria della medaglia MacRobert alla COP26 del 2021, sta venendo ora espansa ulteriormente.
Dickinson, insieme agli studenti di medicina e ai docenti di biomeccanica, sta studiando nuovi modi per rendere lo scheletro veramente ergonomico.
Oltre al lavoro nell’ambito dell’istruzione, Dickinson è diventato anche membro del sottocomitato dell’American Society for Testing and Materials (ASTM) e si assicura che gli esoscheletri sul mercato siano conformi all’uso umano.
Grazie alla collaborazione tra Dickinson e ASTM, la tecnologia degli esoscheletri viene introdotta e insegnata agli studenti del Regno Unito e degli Stati Uniti.
