L'additive manufacturing nell'industria medicale

L’additive manufacturing nell’industria medicaleL’additive manufacturing nell’industria medicale

L’additive manufacturing nell’industria medicale

L’additive manufacturing, più comunemente conosciuta

come ‘’stampa 3D’’, è un processo produttivo che

permette di creare oggetti dalle geometrie e dalle

caratteristiche strutturali fino a poco tempo fa

inimmaginabili.

L’additive manufacturing

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Questo processo produttivo, grazie alle sue infinite potenzialità, sta contribuendo al successo di tutti quei settori industriali che richiedono estrema precisione, personalizzazione e caratteristiche strutturali dei pezzi fuori dal comune.

Le principali industrie servite ad oggi sono: • Medicale• Automotive / Racing• Aerospace

L’additive manufacturing

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Campi in cui si ottengono i massimi benefici

• Piccole serie di componenti personalizzati – applicazioni dentali• Geometrie e strutture complesse – Scambiatori di calore, impianti medicali,

strutture composite• Forme interne nascoste – raffreddamento conforme, corpi valvola• Materiali e leghe nobili – materiali difficili da lavorare e/o pericolosi da trattare in

altri modi.• Piccole serie di pezzi per prove e sviluppo

Additive manufacturing: applicazioni

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Il processo di produzione additiva di Renishaw è in grado di creare pezzi metallici complessi partendo da un semplice file CAD 3D.

I pezzi vengono prodotti attraverso la fusione laser di polveri metalliche di diverso tipo come: alluminio, titanio, acciaio e leghe di nichel.

Strato dopo strato, il laser, che agisce in atmosfera controllata, fonde le polveri con spessori che vanno dai 20 ai 100 micron.

Additive manufacturing: come funziona?

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I principali vantaggi della stampa 3D industriale di Renishaw sono i seguenti:

• Riduzione del ‘’time to market’’ grazie al minor tempo necessario tra

progettazione e realizzazione dei pezzi.

• Creazione di geometrie complesse

• Diminuzione del peso dei componenti

• Altissimo livello di personalizzazione delle forme

• Maggiore precisione con spessori dei pezzi fino a 20 micron

• Scarti di materiale inferiori all’1%

Additive manufacturing: i principali vantaggi

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Riducendo il peso dei velivoli a lunga percorrenza di 100 Kg, si risparmierebbero 2,5 milioni di dollari in carburante durante la vita di ogni singolo aereo.


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Al crescere della complessità del tipo di lavorazione i costi aumentano in maniera quasi impercettibile, al contrario di quanto accade invece con i macchinari tradizionali che lavorano per asportazione


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Con la possibilità di produrre elementi complessi estremamente accurati, l’additive manufacturing di Renishaw è particolarmente adatta alla produzione di dispositivi medici e dentali sia in cromo cobalto che in titanio.

La fabbricazione di dispositivi medici personalizzati per impianti cranio-facciali, ortopedici e dentali sono solo alcuni degli esempi applicativi in cui Renishaw ha dato il suo fondamentale contributo tecnologico.

L’additive manufacturing nel settore medicale

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• Esempio di impianto protesico ancale, progettato per adattarsi all‘osso e fornite punti di ancoraggio strategici

• Risultato: riduzione al minimo del tempo di operazione e di asportazione dell‘ osso sano

Additive manufacturing: applicazioni nel medicale

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Stephen Power, ha subito diversi interventi chirurgici ricostruttivi a seguito di un terribile incidente motociclistico che gli aveva causato

fratture craniche multiple e un peggioramento generale della qualità della vita.

Il ragazzo, a poche ore dall’incidente, era già stato sottoposto a interventi chirurgici di ricostruzione facciale. Tuttavia, l’obiettivo principale durante le prime ore di emergenza era quello di salvargli la vita, quindi, per gli interventi di ripristino della simmetria del viso si sarebbe dovuto aspettare un secondo momento.

Un pionieristico rimodellamento facciale realizzato in 3D

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Il professor Adrian Sugar, consulente per la chirurgia orale e maxillofacciale al Morriston Hospital di Swansea (Regno Unito), per aiutare Stephen, si è spinto con determinazione oltre i limiti della propria professione, adottando tecniche e procedure di nuova concezione.

Renishaw ha lavorato in stretta collaborazione con il Centro per le Tecnologie Ricostruttive Chirurgiche Applicate (CARTIS) del Galles del Sud, al fine di sviluppare innovative, e allo stesso tempo efficaci guide chirurgiche adatte al caso in questione.


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Le incisioni dei tessuti molli e il posizionamento osseo possono richiedere procedure a mano libera che rendono questo tipo di interventi ancora più complessi ed imprevedibili. Da qui la necessità di creare guide chirurgiche che potessero ridurre al minimo questo rischio.

Prima dell'intervento, è stato studiato un piano per stabilire dove eseguire le incisioni ossee e sono state realizzate guide personalizzate per eliminare ogni approssimazione che, inevitabilmente, accompagna questo tipo di procedura chirurgica.


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Per ottenere la simmetria facciale di Stephen, l'équipe medica ha elaborato alcune immagini del suo cranio mediante tomografia computerizzata (TC). I dati TC hanno consentito ai chirurghi di valutare le condizioni del cranio e di pianificare al meglio l'intervento.

I dati "preoperatori" sono stati immessi in un potente programma di progettazione assistita da computer (CAD) che ha permesso all'équipe di progettare la struttura ossea "postoperatoria" con la migliore simmetria possibile.


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Utilizzando i dati pre e post-operatori, è stato possibile progettare e realizzare guide in metallo adatte alle due principali procedure chirurgiche: una per il taglio e una per il riposizionamento. La guida per il taglio (figura 1) è stata impiegata per recidere l'osso dello zigomo in punti specifici, in modo da poter utilizzare le sezioni prelevate per la ricostruzione ossea. La guida di riposizionamento (figura 2) ha consentito l'applicazione delle sezioni ossee nella loro posizione definitiva così da facilitare l'inserimento dell'impianto zigomatico e della parete orbitale inferiore (figura 3).


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Il livello di difficoltà dell’operazione chirurgica è rimasto comunque elevato ma le guide chirurgiche, realizzate con la macchina a fusione laser 3D per metalli AM250 di Renishaw, a detta del professor Sugar, hanno aumentato notevolmente la precisione e la velocità dell’intervento.

Il professor Sugar non si aspettava un tale successo dalle guide chirurgiche e ha così affermato: "È straordinario, gli esiti sono sensibilmente migliori di qualsiasi risultato ottenuto fino ad oggi".


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Il commento di Stephen è stato ancora più eloquente:

"Mi ha cambiato completamente la vita".

Stephen ha inoltre affermato che avrebbe potuto nuovamente svolgere le attività di tutti giorni come andare a trovare gli amici, camminare per strada e

recarsi in luoghi pubblici".


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Il progetto è stato coordinato dal centro per le tecnologie ricostruttive chirurgiche applicate (CARTIS) il quale nasce da una collaborazione tra l'unità maxillofacciale del Morriston Hospital dell'Abertawe Bro Morgannwg University Health Board e il centro nazionale di ricerca e sviluppo della Metropolitan University di Cardiff.

Renishaw ha fornito le guide di taglio e di riposizionamento in lega di cromo-cobalto, stampate in 3D con una macchina di produzione additiva Renishaw AM250.

Renishaw è l'unico produttore di macchine a fusione laser 3D per metalli in tutto il Regno Unito. La ricerca e sviluppo della macchina è effettuata negli stabilimenti di Stone (Staffordshire) e Gloucestershire , mentre la produzione avviene nell’impianto di Miskin, vicino a Cardiff.


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Per maggiori informazioni:

Visita il nostro sito www.renishaw.it

e

Grazie per l’attenzione

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Engineering

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