I metodi più comuni per la produzione di componenti per esoscheletri riabilitativi sono la lavorazione CNC, la stampa 3D, lo stampaggio a iniezione, la lavorazione della lamiera e lo stampaggio di materiali compositi. I materiali più comuni includono leghe di alluminio, titanio, acciaio inossidabile, PEEK e silicone per le parti a contatto con il corpo. Queste scelte influenzano la resistenza, il peso, la biocompatibilità, i costi di produzione e i tempi di consegna dei componenti. Gli alloggiamenti delle articolazioni richiedono tolleranze ristrette. I manicotti personalizzati necessitano di superfici biocompatibili. Le piastre del telaio devono essere resistenti ma leggere. Ogni metodo presenta chiari vantaggi per determinati componenti. Analizzeremo in dettaglio ciascun processo e materiale. L'articolo tratta anche le considerazioni di progettazione, gli standard normativi e i suggerimenti per la scelta dei partner di produzione.
Panoramica dei metodi di produzione più comuni per i componenti dei robot esoscheletrici per la riabilitazione.
I componenti degli esoscheletri robotici per la riabilitazione si suddividono in alcune categorie principali. Gli assemblaggi articolari e i connettori di azionamento sono al centro di ogni dispositivo. I telai di supporto e le staffe strutturali tengono insieme il tutto. Ogni gruppo richiede elevate proprietà meccaniche, poiché queste macchine sostengono il peso umano e si muovono con chi le indossa per tutto il giorno.
Componenti chiave dei componenti del robot esoscheletro per la riabilitazione
Assemblaggi di giunzione e connettori di azionamento
Le articolazioni sono i punti in cui avviene il movimento. Un'articolazione dell'anca, una cerniera del ginocchio o un perno di un dito devono muoversi fluidamente e sopportare carichi ripetuti. I connettori di azionamento collegano i motori a queste articolazioni, quindi devono rimanere allineati sotto torsione. Qualsiasi allentamento in queste parti si manifesta con movimenti a scatti, che risultano anomali per il paziente.
Telai di supporto e staffe strutturali
I telai trasferiscono il carico dal corpo al terreno. Le staffe collegano attuatori, sensori e cinghie in un'unica unità rigida. Queste parti devono essere rigide, ma anche leggere. Un telaio pesante affatica rapidamente chi lo indossa.
È importante notare che la scelta dei processi e dei materiali varia a seconda dell'applicazione. Un dispositivo per gli arti superiori ha esigenze diverse rispetto a uno per gli arti inferiori. Gli esoscheletri per le mani spesso utilizzano materiali morbidi, mentre i modelli rigidi si basano sul metallo. Da un punto di vista pratico, le cinque famiglie di processi trattate in questo articolo sono la lavorazione CNC, la stampa 3D, lo stampaggio a iniezione, la lavorazione della lamiera e lo stampaggio di materiali compositi o silicone.
In che modo la scelta del processo influisce sulle parti del robot esoscheletro per la riabilitazione
Geometria, tolleranza e volume di produzione
La geometria è il primo fattore determinante nella scelta. Forme complesse e sagomate spingono verso le macchine CNC a 5 assi o i metodi di produzione additiva. Le semplici piastre piatte si prestano bene alla lavorazione della lamiera. Il volume di produzione è il secondo fattore. I polsini personalizzati, realizzati su misura, si prestano bene alla stampa 3D, mentre migliaia di coperture identiche richiedono lo stampaggio a iniezione.
La tolleranza è il terzo fattore, ed è fondamentale soprattutto in corrispondenza delle giunzioni. La tabella seguente mostra un confronto tra lavorazione CNC e stampa 3D per la realizzazione di alloggiamenti per giunzioni.
| Criterio | Lavorazione CNC | Stampa 3D |
| Precisione / Tolleranza | Raggiunge una precisione di ±0.005 mm su giunzioni in titanio a 5 assi | Ideale per la prototipazione, ma non preferibile per la produzione di componenti destinati alla produzione in serie. |
| Finitura di superficie | Fornisce un valore Ra pari o superiore a 0.8. | Non specificato come conforme ai requisiti di finitura per la sterilizzazione |
| Compatibilità dei materiali | Quasi tutti i materiali medicali, compresi il titanio di grado 5 e il PEEK | Limitato rispetto alla CNC per materiali medicali ad alta resistenza |
| Ruolo negli alloggi condivisi | Ideale per effettori terminali e collegamenti critici. | Utilizzato per la prototipazione; i componenti di produzione si affidano ancora alle macchine a controllo numerico (CNC). |
Un'articolazione dell'anca a sfera e cavità dimostra perché questo sia importante. La sfera deve alloggiare nella cavità praticamente senza gioco. La lavorazione CNC può tagliare la sfera con una precisione di pochi micrometri e la cavità la riproduce fedelmente per un accoppiamento preciso. Questo livello di controllo è difficile da raggiungere con la sola stampa 3D.
Compromessi tra costi, velocità e precisione
Velocità e costi sono in direzioni opposte. La lavorazione CNC offre precisione, ma la configurazione richiede tempo. La stampa 3D non richiede attrezzature, quindi le iterazioni sono rapide. Lo stampaggio a iniezione ha un elevato costo iniziale per le attrezzature, ma il prezzo unitario diminuisce drasticamente con l'aumento dei volumi. La lamiera si piega e si punzona rapidamente per la produzione di pezzi piani. Scegli il processo che meglio si adatta ai tuoi obiettivi di tolleranza e alla dimensione del lotto, non quello che sembra più avanzato.
In che modo la scelta dei materiali influenza le componenti degli esoscheletri per la riabilitazione?
Rapporto resistenza/peso e durata della fatica
Il materiale determina il limite massimo delle prestazioni. Il titanio di grado 5 (Ti-6Al-4V) offre un rapporto resistenza-peso superiore ed è biocompatibile, ma è difficile da lavorare e può aumentare il prezzo del componente del 40-60% rispetto all'alluminio. L'alluminio 6061-T6 ha una resistenza allo snervamento di 310 MPa e si lavora facilmente a basso costo. È adatto per elementi a basso carico e strutture secondarie.
Per le strutture portanti non impiantabili o sterilizzate, l'alluminio offre un eccellente rapporto resistenza-peso con costi di materiale e lavorazione inferiori. L'alluminio anodizzato duro può essere utilizzato anche come guide o alloggiamenti resistenti all'usura.
Gli esoscheletri rigidi per la riabilitazione spesso combinano materiali diversi. Una configurazione comune prevede telai in alluminio con giunti in acciaio inossidabile o titanio. Questo riduce il peso complessivo e al contempo aumenta la resistenza nei punti di maggiore carico.
Biocompatibilità e contatto con la pelle
Qualsiasi superficie a contatto con la pelle richiede attenzione. Il silicone è ideale per polsini, imbottiture e rivestimenti perché è morbido e delicato sulla pelle. I metalli utilizzati a contatto con il corpo devono resistere alla corrosione ed essere facili da pulire. Le certificazioni dei materiali e la tracciabilità garantiscono questi requisiti e sono fondamentali per la produzione di esoscheletri robotici medicali secondo la norma ISO 13485. La stessa disciplina si applica alla produzione di componenti per robot medicali, dove ogni lotto deve essere documentato.
La scelta combinata di materiali e processi determina peso, comfort, costi e sicurezza. Se si trova la giusta combinazione, tutto il resto del processo di produzione dei componenti per esoscheletri robotici si sistema di conseguenza.
Lavorazioni CNC di precisione per componenti di esoscheletri riabilitativi
La lavorazione di precisione CNC utilizza fresatrici a 3, 4 e 5 assi. Le macchine a 3 assi tagliano forme semplici da un'unica direzione. Le macchine a 5 assi inclinano contemporaneamente l'utensile e il pezzo. Questo permette di realizzare curve complesse in un'unica operazione. Tale versatilità è fondamentale per i componenti degli esoscheletri robotici per la riabilitazione. Le giunture presentano curve che una fresa piana non può riprodurre.
Applicazioni di esoscheletri nella riabilitazione
Alloggiamenti di giunzione e staffe strutturali
Gli alloggiamenti delle giunture sono componenti molto complessi e precisi nei sistemi esoscheletrici. Sostengono il peso dell'utente e l'impatto della camminata. Inoltre, forniscono punti di fissaggio precisi per cuscinetti, riduttori, encoder e sensori di coppia. Il foro per il cuscinetto deve rimanere entro 0.1 mm per garantire la precisione del movimento. Lo spessore delle pareti è solitamente di 2-3 mm. Alcune aree, dove il peso è ridotto, hanno uno spessore di appena 1.5 mm. Questo rende la deformazione durante il taglio un rischio concreto. La lavorazione di tutte le superfici in un'unica fase evita errori dovuti allo spostamento del componente.
| Area di applicazione | Esempi di parti | Materiale | Post trattamento |
| Alloggiamenti giuntati | Alloggiamenti motore per giunti dell'anca, gruppi cuscinetti, alberi di posizionamento, interfacce freno, blocchi di bloccaggio catena | Lega di alluminio 6061/7075 (titanio per i modelli di fascia alta) | Sabbiatura + anodizzazione, anodizzazione dura |
| Componenti di precisione per il movimento | Posizionamento alberi, freni | acciaio inossidabile 303/304, acciaio 42CrMo4 | Elettrolucidatura, zincatura |
| Parti di attrito/isolamento | Connettori e relativi componenti di giunzione | POM, nylon, ABS | Utilizzato così com'è |
Supporti per attuatori e interfacce di precisione
Le staffe di montaggio per motori e sensori fungono da supporti di precisione per attuatori elettrici, sensori di coppia ed encoder rotativi. Spesso sono dotate di canali per il passaggio dei cavi e di punti di fissaggio integrati. Gli alberi di posizionamento e gli alloggiamenti delle giunzioni robotiche richiedono in genere una concentricità entro ±0.01 mm. Ciò garantisce un corretto posizionamento dei cuscinetti e previene l'usura. Un supporto per statore di un esoscheletro, realizzato su misura, segue la stessa logica. Utilizzare la lavorazione a 3 assi per staffe piatte con fori semplici. Passare alla lavorazione a 5 assi quando il supporto avvolge un attuatore o presenta superfici angolate.
Vantaggi per le parti dell'esoscheletro per la riabilitazione
Tolleranze strette e ripetibilità
La lavorazione CNC garantisce tolleranze che la stampa e lo stampaggio su metallo non possono eguagliare. Ogni ciclo ripete lo stesso percorso utensile. Pertanto, il primo pezzo e il millesimo pezzo sono perfettamente allineati. L'esoscheletro attivo FreeGait regola la lunghezza di cosce e tibie e la larghezza dei fianchi per adattarsi a diverse corporature. La precisione di ogni connettore influisce direttamente sul comfort. La ripetibilità è ciò che rende affidabile questa regolazione.
Finitura superficiale e post-elaborazione
Le superfici lavorate risultano lisce una volta staccate dall'utensile. Le fasi successive le perfezionano ulteriormente. Anodizzazione, lucidatura e rivestimento aumentano la resistenza alla corrosione. La sabbiatura combinata con l'anodizzazione è una tecnica comune per gli alloggiamenti in alluminio. L'elettrolucidatura è ideale per l'acciaio inossidabile. Queste finiture facilitano anche la pulizia, aspetto importante per i componenti a contatto con la pelle.
Materiali tipici lavorati a CNC per componenti di esoscheletri riabilitativi
Leghe di alluminio (6061, 7075)
La lega di alluminio offre un rapporto resistenza-peso ideale per movimenti dinamici e un utilizzo prolungato. È facile da lavorare e permette di contenere i costi. Gli esoscheletri realizzati su misura spesso utilizzano telai e supporti in lega di alluminio come strutture di base. Le articolazioni di anca, ginocchio e spalla, ad esempio, si basano su questo materiale.
Titanio (grado 5 Ti-6Al-4V) e acciaio inossidabile (316L)
Il titanio è biocompatibile, leggero e resistente alla corrosione. È ideale per modelli di fascia alta. L'acciaio inossidabile resiste all'usura e si presta alla sterilizzazione. Entrambi i materiali costano di più e si lavorano più lentamente dell'alluminio. Pertanto, è consigliabile riservarli per giunti sottoposti a carichi elevati e componenti meccanici di precisione. Il sistema RoboGait ha ottenuto circa il 90% dei suoi componenti meccanici da fornitori esterni. Ciò include fresatura CNC, tornitura, taglio laser, piegatura e saldatura. Questo dimostra che i componenti lavorati a CNC sono fondamentali per i programmi di sviluppo di esoscheletri riabilitativi di successo.
Stampa 3D per componenti di esoscheletri riabilitativi
Le stampanti 3D possono realizzare diverse componenti per esoscheletri robotici. Tra queste, connettori, supporti per tutori e componenti interni per pacchi batteria. Questa tecnologia si rivela particolarmente efficace quando le forme sono complesse o quando è necessario produrre solo poche unità. Per la realizzazione di esoscheletri robotici per la riabilitazione, la stampa 3D offre velocità e libertà di progettazione difficilmente eguagliabili dai metodi tradizionali.
Applicazioni di esoscheletri nella riabilitazione
Polsini e interfacce per arti su misura
Ogni paziente ha una conformazione corporea diversa. Un bracciale che si adatta bene a una persona potrebbe causare piaghe da decubito a un'altra. La stampa 3D risolve questo problema realizzando i bracciali direttamente dai dati di scansione. Si scansiona la forma dell'arto del paziente, si progetta l'interfaccia in CAD e la si stampa in un unico pezzo. Il risultato è una soluzione di esoscheletro personalizzata che risulta comoda fin dal primo utilizzo.
Prototipazione e produzione a basso volume
La prototipazione è il campo in cui la stampa 3D dà il meglio di sé. È possibile testare un nuovo design di giunzione, modificarne lo spessore e ristampare in una sola notte. Non ci sono costi di attrezzaggio né quantitativi minimi d'ordine. Per le produzioni a basso volume, la stampa 3D rimane conveniente anche quando si necessitano meno di poche centinaia di unità. Supporta inoltre la produzione digitale indiretta. È possibile stampare stampi riutilizzabili per attuatori di esoscheletri per mani morbide e poi realizzare componenti in silicone a partire da questi stampi.
Vantaggi per le parti dell'esoscheletro per la riabilitazione
Libertà di progettazione e strutture reticolari
La stampa elimina molti limiti di progettazione. Canali interni, forme organiche e strutture reticolari diventano tutti possibili. Il riempimento reticolare riduce il peso mantenendo la resistenza. Questo è fondamentale per i dispositivi indossabili, dove ogni grammo conta.
Iterazione rapida e geometria specifica per il paziente
Con la stampa 3D, le modifiche al progetto sono rapide. Basta modificare il file CAD e stampare di nuovo. Non c'è bisogno di aspettare nuovi stampi. Questa velocità permette di realizzare geometrie specifiche per il paziente, aspetto fondamentale per i dispositivi pediatrici e le ortesi personalizzate.
Materiali tipici per la stampa 3D
Nylon PA12 e PA11 per SLS e MJF
Il nylon PA12 è un materiale standard per i processi SLS e MJF. Offre proprietà meccaniche uniformi, resistenza chimica e la possibilità di realizzare cerniere flessibili. Il PA11 è simile, ma è prodotto da piante. Entrambi sono adatti per manicotti, alloggiamenti e staffe non strutturali.
Titanio e acciaio inossidabile per DMLS e SLM
La stampa su metallo utilizza processi DMLS o SLM. Il titanio Ti-6Al-4V (grado 5) è sicuro per il corpo umano e resistente alla corrosione. Anche l'acciaio inossidabile 316L si presta bene alla stampa e alla sterilizzazione. Questi materiali sono adatti per impianti portanti e articolazioni sottoposte a forti sollecitazioni. La tabella seguente confronta le proprietà principali.
| Proprietà | Nylon PA12 | Titanio Ti-6Al-4V (Grado 5) |
| Categoria del materiale | Nylon | Metallo |
| Resistenza alla trazione | 48 MPa | 950 MPa |
| Densità | 1.01 g / cm³ | 4.43 g / cm³ |
| Temperatura di transizione del vetro | 175 ° C | 1650 ° C |
| Allungamento | 20.0% | 14.0% |
| Processi comuni di stampa 3D | SLS, MJF | CNC-3, CNC-5, DMLS |
La scelta tra nylon e metallo dipende dai requisiti di carico. Il nylon è adatto per le parti a contatto con il corpo e per i componenti strutturali leggeri. Il titanio e l'acciaio inossidabile reggono carichi elevati e cicli di stress ripetuti. Entrambe le famiglie di materiali sono adatte alla produzione di componenti per esoscheletri riabilitativi di diverse tipologie.
Stampaggio a iniezione per componenti di esoscheletri riabilitativi
Lo stampaggio a iniezione è ideale quando si ha bisogno di migliaia di pezzi di plastica identici. Il processo consiste nell'iniettare la plastica fusa in uno stampo d'acciaio. Successivamente, lo stampo si raffredda, si apre e rilascia il pezzo finito. Per i componenti degli esoscheletri robotici per la riabilitazione, questo metodo permette di realizzare coperture, alloggiamenti e fermacavi in grandi quantità.
Applicazioni di esoscheletri nella riabilitazione
Coperture, alloggiamenti e gestione dei cavi
Ogni esoscheletro necessita di involucri protettivi. Le coperture dei motori impediscono l'ingresso della polvere. Gli alloggiamenti delle centraline proteggono i circuiti stampati. Le clip per la gestione dei cavi instradano i fili lungo il telaio. Questi componenti hanno una cosa in comune: hanno forme complesse ma non devono sopportare carichi pesanti. Lo stampaggio a iniezione si presta bene a questo tipo di lavorazione. Si ottengono superfici lisce, incastri a scatto integrati e spessori delle pareti uniformi in un unico ciclo.
Connettori e elementi di fissaggio ad alto volume
I piccoli connettori e elementi di fissaggio si accumulano rapidamente. Un singolo esoscheletro può richiedere decine di clip, tappi e linguette di montaggio. Stampare questi componenti permette di mantenere bassi i costi unitari una volta che la produzione aumenta. Il processo garantisce inoltre dimensioni precise, un aspetto fondamentale quando un connettore deve incastrarsi in posizione migliaia di volte.
Vantaggi per le parti dell'esoscheletro per la riabilitazione
Basso costo unitario su larga scala
La realizzazione di stampi per lo stampaggio a iniezione comporta un investimento iniziale. Gli stampi in acciaio possono costare migliaia di dollari. Ma questo costo si ripercuote su ogni singolo pezzo prodotto. Per bassi volumi, le macchine CNC e la stampa 3D risultano più convenienti. Per volumi elevati, lo stampaggio a iniezione diventa la scelta migliore. Il punto di pareggio dipende dalle dimensioni del pezzo e dalla complessità dello stampo. Per coperture e clip di piccole dimensioni, lo stampaggio a iniezione spesso risulta più economico del CNC una volta superate alcune migliaia di unità.
Proprietà dei materiali e opzioni di colore uniformi
I pezzi stampati risultano identici. Stessa resina, stessa temperatura, stessa pressione ad ogni ciclo. Si ottengono resistenza e precisione di montaggio prevedibili. Anche l'abbinamento dei colori è semplice: basta aggiungere il pigmento alla resina. Non è necessaria alcuna verniciatura o rivestimento. Questo consente di risparmiare tempo ed evitare scheggiature.
Materiali tipici per lo stampaggio a iniezione
PEEK e PEI per applicazioni ad alta resistenza
Il PEEK di grado medicale resiste alle alte temperature e ai cicli ripetuti di sterilizzazione. È inoltre resistente agli agenti chimici e all'usura. Il PEI offre vantaggi simili a un costo inferiore. Entrambi i materiali sono adatti per coperture strutturali e alloggiamenti portanti. Costano di più rispetto alle plastiche comuni, ma durano più a lungo in ambienti difficili.
ABS, PC e TPU per componenti flessibili o resistenti agli urti.
L'ABS è resistente e facile da modellare. Il PC aggiunge resistenza agli urti e trasparenza. Il TPU offre flessibilità per impugnature e punti di contatto morbidi. Questi materiali sono utilizzati per la maggior parte delle parti non critiche degli esoscheletri robotici. La tabella seguente confronta le loro caratteristiche principali.
| Materiale | Proprietà chiave | Uso comune |
| ABS | Resistente, facile da modellare | Coperture, alloggiamenti |
| PC | Elevata resistenza agli urti | Gusci protettivi |
| TPU | Flessibile, morbido | Impugnature, cuscinetti |
La scelta della resina più adatta dipende dal carico, dalle esigenze di sterilizzazione e dagli obiettivi di costo. Per molti componenti degli esoscheletri riabilitativi, le plastiche standard svolgono egregiamente il loro lavoro.
Lavorazione della lamiera per la realizzazione di componenti di esoscheletri riabilitativi
La lavorazione della lamiera trasforma fogli piani in componenti resistenti e leggeri. Innanzitutto, il metallo viene tagliato, poi piegato e punzonato. La piegatura della lamiera tramite macchine a controllo numerico (CAM) è una fase chiave di questo processo. Permette di modellare componenti complessi, come la mano di un esoscheletro, con angoli e curve precise. Per i componenti degli esoscheletri robotici per la riabilitazione, questo metodo consente di realizzare piastre per il telaio, staffe per sensori e piastre di montaggio a un costo contenuto.
Applicazioni di esoscheletri nella riabilitazione
Piastre del telaio e supporti strutturali
Le piastre del telaio sono la spina dorsale di molti esoscheletri. Collegano le articolazioni, sostengono i carichi e mantengono tutto allineato. Una tipica piastra del telaio può avere uno spessore di diversi millimetri. Viene piegata a forma di canale o di L per aumentarne la rigidità. Queste parti spesso sopportano il carico principale nei dispositivi per gli arti inferiori.
Staffe e piastre di montaggio per sensori
I sensori necessitano di punti di fissaggio stabili. Anche un piccolo spostamento può compromettere le letture angolari o le misurazioni di forza. Le staffe in lamiera tengono in posizione encoder, IMU e sensori di forza. Le piastre di montaggio sostengono anche le centraline di controllo e i pacchi batteria. Questi componenti dell'esoscheletro robotico hanno una forma semplice ma sono fondamentali per la precisione del sistema.
Vantaggi per le parti dell'esoscheletro per la riabilitazione
Conveniente per forme sottili e piatte
La lavorazione della lamiera è più efficace quando i pezzi sono sottili e piatti. Il taglio e la piegatura costano molto meno rispetto alla fresatura CNC di un blocco pieno. Inoltre, si spreca meno materiale. Per le lamiere di grandi dimensioni, questa differenza di prezzo aumenta rapidamente. Una lamiera stampata o tagliata al laser potrebbe costare una frazione di una lavorata a macchina.
Tempi di consegna rapidi per prototipi e piccoli lotti
Con la lamiera, la prototipazione è rapida. È possibile tagliare un disegno al laser in poche ore, piegarlo e testarne l'adattamento lo stesso giorno. Non sono necessari stampi per piccole serie. Questa velocità consente ai team di migliorare la geometria del telaio senza dover attendere settimane per stampi o fusioni.
Materiali tipici per la lavorazione della lamiera
Lamiere di alluminio e acciaio inossidabile
Le lamiere in lega di alluminio come la 5052 o la 6061 offrono un ottimo rapporto resistenza-peso. Sono resistenti alla ruggine e si piegano facilmente. Le lamiere in acciaio inossidabile offrono maggiore resistenza e una migliore resistenza all'usura. Le leghe 304 e 316 sono scelte comuni. L'acciaio inossidabile costa di più, ma resiste a pulizie e sterilizzazioni aggressive. La tabella seguente confronta le caratteristiche principali.
| Materiale | Proprietà chiave | Uso comune |
| Lega di alluminio | Leggero, resistente alla ruggine | Piastre del telaio, staffe |
| Acciaio inossidabile | Forte, resiste all'usura | Supporti per sensori, piastre di carico |
Trattamenti superficiali per la resistenza all'usura e alla ruggine
Le parti in alluminio vengono spesso anodizzate per protezione. Per le piastre del telaio dell'esoscheletro, due metodi si distinguono in particolare:
- L'ossidazione a microarco (MAO) e l'anodizzazione dura creano un rivestimento ceramico denso e aderente su forme complesse.
- Le superfici anodizzate dure o rivestite con MAO possono sopportare test di nebbia salina prolungati senza subire corrosione. Inoltre, sigillano completamente la superficie per prevenire la tensocorrosione in ambienti umidi o esterni.
Questi trattamenti prolungano la durata dei componenti e mantengono il dispositivo sicuro per l'uso quotidiano. La scelta dei materiali e delle finiture più adatti per i componenti degli esoscheletri riabilitativi si traduce in maggiore durata e comfort per l'utente.
Stampaggio di materiali compositi e silicone per componenti di esoscheletri riabilitativi
I componenti in materiale composito sono resistenti ma leggerissimi. Le stratificazioni in fibra di carbonio e fibra di vetro offrono una rigidità che il metallo non può eguagliare a parità di peso. I componenti in silicone rimangono morbidi a contatto con la pelle. Queste due famiglie di materiali svolgono funzioni diverse, ma entrambe sono necessarie per i componenti dei moderni esoscheletri robotici.
Processi compositi per componenti di esoscheletri riabilitativi
Tecniche di stratificazione e stampaggio a compressione
Il processo di laminazione inizia con fogli di tessuto in fibra. Questi vengono inseriti in uno stampo, uno strato alla volta. La resina epossidica tiene unite le fibre. Per lo stampaggio a compressione, la fibra viene posizionata tra due metà dello stampo. Un tavolo di stampaggio idraulico utilizza alta pressione e calore per modellare e indurire il pezzo in un'unica fase. Il processo è efficiente, preciso nelle dimensioni e a basso costo. Permette di ottenere pezzi finiti di alta qualità con proprietà stabili. Piastre per telai e gusci strutturali si prestano bene a questo metodo. È adatto per componenti che necessitano di resistenza in una direzione principale.
Stampaggio a trasferimento di resina per componenti ad alta resistenza
La stampaggio a trasferimento di resina (RTM) utilizza una configurazione diversa. Si basa su uno stampo rigido in due parti. Lo stampo contiene al suo interno fibre di rinforzo o una preforma. La miscela di resina e catalizzatore si fonde in un crogiolo di trasferimento riscaldato. Un pistone la spinge nella cavità dello stampo sotto pressione. Bassa pressione e bassa temperatura mantengono il processo costante durante tutto il processo. Lo stampo rimane chiuso fino al completo indurimento della resina. Dopo la polimerizzazione, si estrae il componente finito. Esistono anche varianti come l'infusione sottovuoto e l'RTM assistito dal vuoto. Parametri chiave come il tempo di riscaldamento, la temperatura di fusione, la forza applicata e il tempo di raffreddamento richiedono un controllo accurato. L'RTM è adatto a forme complesse che richiedono uno spessore uniforme delle pareti e poche cavità.
Stampaggio in silicone per componenti di esoscheletri riabilitativi
Polsini, cuscinetti e rivestimenti a contatto con il corpo
Le parti che entrano in contatto con il corpo dell'utente sono spesso realizzate in silicone. Questo materiale è leggero e delicato sulla pelle. I polsini avvolgono la coscia o il braccio. Le imbottiture ammortizzano i punti di pressione. Le fodere si interpongono tra la struttura rigida e la pelle di chi indossa il dispositivo. Lo stampaggio a iniezione di gomma siliconica liquida è il processo standard per queste parti. Il materiale fluisce in uno stampo riscaldato e si solidifica trasformandosi in un solido flessibile. Una parte in silicone di buona fattura non presenta cuciture o spigoli vivi. Questo è fondamentale per il comfort anche per periodi prolungati.
Leggerezza e delicatezza sulla pelle
Il silicone ha una bassa densità, il che contribuisce a mantenere il dispositivo più leggero. Non irrita la pelle né provoca reazioni allergiche. La superficie rimane antiscivolo ma sufficientemente morbida da prevenire le piaghe da decubito. La pulizia è semplice, con acqua e sapone o con disinfettanti medicali. Queste caratteristiche rendono il silicone una scelta eccellente per qualsiasi superficie che entri in contatto diretto con chi lo indossa. È importante sottolineare che il silicone contrasta anche la proliferazione batterica.
Quando scegliere i materiali compositi o il silicone
Riduzione del peso vs. rigidità strutturale
I materiali compositi sono la scelta migliore quando è necessaria rigidità e leggerezza. Una piastra del telaio in fibra di carbonio pesa molto meno di una in alluminio a parità di spessore. Tuttavia, la produzione di materiali compositi è più costosa. Il processo di stampaggio richiede attrezzature specifiche e manodopera specializzata. Il silicone è la soluzione ideale quando la flessibilità è più importante della rigidità. Scegliete i materiali compositi per le strutture portanti. Scegliete il silicone per le superfici di comfort.
Comfort, igiene e durata
Le parti in silicone resistono al sudore, agli oli e ai batteri. Possono essere pulite con un panno o sterilizzate. Le parti in materiale composito sono più difficili da pulire perché la superficie è più porosa. Per un utilizzo prolungato, il silicone rimane comodo e igienico. I materiali compositi mantengono la loro struttura resistente per molti cicli. Entrambi i materiali sono importanti nella realizzazione di esoscheletri riabilitativi moderni. Da un punto di vista pratico, l'approccio più intelligente è quello di utilizzare ciascuno dove risulta più efficace.
Proprietà dei materiali fondamentali per i componenti degli esoscheletri riabilitativi
La scelta del materiale giusto per i componenti di un esoscheletro riabilitativo non riguarda solo la resistenza. Si tratta di sicurezza, comfort e durata del dispositivo. Una struttura troppo pesante affaticherà il paziente. Un bracciale che irrita la pelle verrà rimosso. Pertanto, le proprietà del materiale scelto influenzano il benessere dell'utente.
Biocompatibilità e sicurezza cutanea nelle componenti degli esoscheletri per la riabilitazione
Norma ISO 10993 e requisiti di citotossicità
Qualsiasi materiale a contatto con la pelle deve superare severi test di sicurezza. La norma ISO 10993-5:2009, Parte 5, definisce le regole per i test di citotossicità in vitro. Questo test verifica se un materiale è in grado di uccidere le cellule. In uno studio su un materiale a contatto con la pelle, sono stati ottenuti degli estratti immergendo il materiale in un mezzo privo di siero a diverse concentrazioni per 72 ore. Gli estratti sono stati poi filtrati prima di essere aggiunti alle colture cellulari. L'intervallo di concentrazione è stato scelto per evitare problemi di viscosità che potrebbero influenzare la forma, il movimento e la funzione delle cellule. Questo tipo di test dimostra che un materiale non è dannoso per chi lo indossa.
Analisi appropriate e test non clinici (come quelli descritti nelle edizioni attualmente riconosciute dalla FDA di ANSI/AAMI/ISO 10993-1, "Valutazione biologica dei dispositivi medici - Parte 1: Valutazione e test nell'ambito di un processo di gestione del rischio", ANSI/AAMI/ISO 10993-5, "Valutazione biologica dei dispositivi medici - Parte 5: Test di citotossicità in vitro" e ANSI/AAMI/ISO 10993-10, "Valutazione biologica dei dispositivi medici - Parte 10: Test di irritazione e sensibilizzazione cutanea") devono convalidare che i componenti del dispositivo a contatto con la pelle siano biocompatibili.
Opzioni di materiali ipoallergenici e atossici
Alcune persone reagiscono negativamente a determinati metalli. Il nichel è una causa comune. Per questo motivo, l'acciaio inossidabile 316L di grado medicale e il titanio sono scelte più sicure per le parti a contatto con il corpo. Anche il silicone è un'ottima soluzione perché non provoca reazioni allergiche. Rimane morbido e aderente. Per qualsiasi superficie che entri in contatto con la pelle, è importante verificare il certificato del materiale. Questo dovrebbe confermare che la lega o il polimero soddisfano gli standard di biocompatibilità.
Resistenza e resistenza alla fatica nelle componenti degli esoscheletri riabilitativi
Resistenza allo snervamento e capacità portante
La resistenza allo snervamento indica quanto carico un componente può sopportare prima di piegarsi definitivamente. La lega di alluminio 6061-T6 ha una resistenza allo snervamento di 310 MPa. È adatta per componenti a basso carico e strutture secondarie. Il titanio di grado 5 raggiunge valori molto più elevati. È adatto per giunti e staffe che supportano l'intero peso dell'utente. L'acciaio inossidabile 316L si colloca in una posizione intermedia. È resistente all'usura e si presta alla sterilizzazione. Il percorso di carico attraverso il dispositivo determina quale materiale utilizzare in quale punto.
Carico ciclico e durabilità a lungo termine
Gli esoscheletri si muovono insieme a chi li indossa. Ogni passo, ogni movimento, ogni presa aggiunge un ciclo di carico. Dopo migliaia di cicli, anche piccole sollecitazioni possono causare la rottura di un componente. Questo fenomeno è chiamato fatica. I materiali con elevata resistenza alla fatica durano più a lungo. Il titanio e l'acciaio inossidabile si comportano bene sotto stress ripetuto. Anche i polimeri come il PEEK resistono bene, ma hanno dei limiti. I progettisti dovrebbero testare i prototipi con cicli di utilizzo reali. Un componente che resiste in laboratorio potrebbe rompersi nell'uso quotidiano.
Peso e comfort nelle componenti degli esoscheletri per la riabilitazione
Confronto della densità tra metalli e polimeri
Il peso è un fattore molto importante per i dispositivi indossabili. Una struttura pesante affatica rapidamente il paziente. La densità è il parametro chiave in questo caso. Una densità inferiore significa un peso inferiore a parità di volume. La tabella seguente confronta i materiali più comuni.
| Materiale | Resa di rendimento (MPa) | Resistenza alla fatica |
| Alluminio 6061-T6 | 310 | Moderato |
| Titanio Ti-6Al-4V | Alto | Alto |
| 316L in acciaio inossidabile | Moderato | Alto |
| PEEK | Moderato | Moderato |
| Nylon PA12 | 48 | Basso |
| Silicone | Non applicabile | Basso |
La lega di alluminio offre un elevato rapporto resistenza-peso a un costo contenuto. Il titanio costa di più ma consente di risparmiare peso pur mantenendo una maggiore resistenza. Il PEEK e il nylon sono molto più leggeri dei metalli e sono adatti per rivestimenti e componenti non strutturali. Il silicone, invece, rimane morbido e leggero, ideale per polsini e imbottiture.
Trovare il giusto equilibrio tra rigidità e comfort per chi lo indossa.
La rigidità mantiene il dispositivo allineato. Un'eccessiva rigidità lo rende rigido e scomodo, mentre una rigidità insufficiente permette alle parti di flettersi e disallinearsi. L'obiettivo è trovare un equilibrio. Utilizzare materiali rigidi nelle giunture e nella struttura, e materiali morbidi nei punti di contatto. Questa combinazione mantiene il dispositivo stabile senza compromettere il comfort. La scelta dei materiali non si basa su un'unica soluzione perfetta, ma sulla combinazione delle proprietà più adatte a ciascuna parte. Da un punto di vista pratico, è proprio questa combinazione che fa sì che un esoscheletro riabilitativo venga percepito come uno strumento e non come un peso.
Casi di studio relativi a componenti di robot esoscheletrici
Alloggiamento congiunto per una parte di esoscheletro per la riabilitazione degli arti inferiori
Giustificazione della selezione del processo e del materiale
Un dispositivo per gli arti inferiori necessita di un alloggiamento per l'articolazione dell'anca in grado di sostenere l'intero peso di chi lo indossa durante la deambulazione. Il team di progettazione ha scelto la lega di alluminio 7075 per questo componente. Questo materiale offre un ottimo rapporto resistenza-peso ed è facile da lavorare. L'alloggiamento presenta fori per i cuscinetti che devono rimanere entro 0.1 mm per garantire un movimento fluido. La lavorazione CNC a cinque assi si è rivelata la scelta ideale in questo caso. Permette di tagliare tutte le superfici in un'unica fase, garantendo la precisione del pezzo. Spesso, questo stesso approccio viene utilizzato anche per gli alloggiamenti dei motori delle articolazioni dell'anca.
Risultati in termini di prestazioni e produzione
L'involucro finito ha superato i test di fatica sotto migliaia di cicli di carico. Il peso del componente è diminuito rispetto a una precedente versione in acciaio. I cicli di produzione sono rimasti ripetibili, con ogni unità identica alla prima. Questo caso dimostra come la selezione dei materiali e la scelta del processo produttivo lavorino in sinergia per la realizzazione di componenti per esoscheletri riabilitativi.
Supporto per sensore per un esoscheletro di riabilitazione dell'arto superiore
Vincoli di progettazione e metodo di produzione
Un dispositivo per l'arto superiore necessitava di una staffa per fissare un sensore di coppia vicino al gomito. Il supporto doveva adattarsi a uno spazio ristretto e mantenere il sensore allineato entro ±0.01 mm. Era inoltre necessario un sistema di passaggio cavi integrato. Una macchina CNC a tre assi era sufficiente in questo caso, poiché il pezzo presentava superfici piane e fori semplici. L'assenza di curve complesse ha reso superflua la lavorazione a cinque assi.
Sfide nella scelta e nell'integrazione dei materiali
Il team ha scelto l'acciaio inossidabile 316L per la sua resistenza all'usura e la facilità di pulizia. Questo materiale si presta bene alla sterilizzazione. La sfida principale era integrare il sensore senza aumentarne l'ingombro. Il progetto finale prevedeva una piastra sottile con alette di montaggio. Si è adattata perfettamente e ha mantenuto le letture stabili.
Bracciale personalizzato per un esoscheletro pediatrico per la riabilitazione
Requisiti specifici del paziente e stampa 3D
I bambini crescono in fretta, quindi un tutore standard raramente va bene a lungo. Il team ha utilizzato la stampa 3D per realizzare tutori direttamente dai dati di scansione. Il nylon PA12 si è rivelato ideale per questa applicazione: è leggero, resistente e sufficientemente flessibile da garantire il comfort. Ogni tutore si adattava perfettamente alla forma dell'arto del bambino.
Validazione della biocompatibilità e del comfort
Il bracciale ha superato i test di citotossicità ISO 10993. L'imbottitura in silicone ha conferito morbidezza nei punti di pressione. I genitori non hanno segnalato irritazioni cutanee dopo settimane di utilizzo. Questo caso dimostra che la produzione può adattarsi a ciascun paziente quando il processo risponde alle sue esigenze.
Norme regolamentari e di qualità per i componenti degli esoscheletri riabilitativi
Le normative definiscono le modalità di costruzione dei componenti degli esoscheletri per la riabilitazione. Stabiliscono inoltre i mercati in cui è possibile venderli. Due normative principali rivestono particolare importanza: una emanata dalla FDA e l'altra dall'Unione Europea.
Norme sui dispositivi medici per le parti di esoscheletri riabilitativi
ISO 13485 e sistemi di gestione della qualità
La norma ISO 13485 definisce le regole per la gestione della qualità dei dispositivi medici. Essa copre la progettazione, la produzione e le fasi successive alla vendita del prodotto. Il Regolamento UE sui dispositivi medici (MDR) fa riferimento a questa norma attraverso gli allegati relativi alla valutazione della conformità. Tuttavia, la sola certificazione ISO 13485 non è sufficiente a soddisfare i requisiti dell'MDR. Sono comunque necessari documenti specifici per il prodotto.
Regolamentazione del sistema di qualità della FDA e requisiti del Regolamento UE sui dispositivi medici (MDR).
La FDA definisce il suo sistema di gestione della qualità come "Regolamento del Sistema di Qualità". I recenti aggiornamenti lo hanno reso più conforme alla norma ISO 13485, dando origine al "Regolamento del Sistema di Gestione della Qualità" (QMSR). La tabella seguente mostra le differenze tra i due quadri normativi.
| Dimensioni | FDA QMSR | MDR dell'UE |
| filosofia regolativa | Sistema di qualità incentrato sui processi produttivi | Regolamentazione completa del prodotto lungo tutto il ciclo di vita del dispositivo. |
| Allineamento del sistema qualità | Conforme alla norma ISO 13485, oltre alle normative specifiche della FDA. | Fa riferimento alla norma ISO 13485, ma necessita di ulteriore documentazione sul prodotto. |
| Evidenza clinica | Varia a seconda del percorso (PMA vs. 510(k)) | Richiede una valutazione clinica strutturata |
| Sistema UDI | L'UDI della FDA con il suo database | L'UDI (Identificazione univoca del codice identificativo) è gestito da EUDAMED, un ente separato dalla FDA. |
| Sorveglianza post-commercializzazione | Meno prescrittivo | PSUR espliciti, PMCF e sorveglianza continua |
| Percorso di autorizzazione | Autorizzazione 510(k) o approvazione PMA | Revisione da parte dell'organismo notificato e marcatura CE. |
I dispositivi MDR di Classe III sono sostanzialmente equivalenti ai dispositivi FDA di Classe III o ai nuovi dispositivi di Classe II che richiedono un'autorizzazione PMA. I dispositivi MDR di Classe IIa e IIb corrispondono ai dispositivi FDA di Classe II a rischio moderato che vengono approvati tramite la procedura 510(k).
Certificazioni di materiali e processi per componenti di esoscheletri riabilitativi
ISO 9001 e produzione costante
La norma ISO 9001 garantisce che i componenti stampati e lavorati siano sempre identici. Prima della campionatura, un'ispezione pre-produzione dello stampo verifica la precisione dell'attrezzatura. Il monitoraggio in corso di processo mantiene temperatura, pressione e tempi di ciclo entro i limiti stabiliti. L'ispezione finale conferma le dimensioni e l'aspetto del componente. Le certificazioni dei materiali e i registri di ispezione garantiscono la tracciabilità. Questa disciplina innalza la qualità dei componenti per robot medicali in ogni lotto di produzione.
Basati sulle certificazioni ISO 9001 e IATF 16949, i prodotti robotici vengono rigorosamente testati, con controlli di qualità integrati nel processo produttivo per garantire che gli assemblaggi finiti resistano alle sollecitazioni fisiche e soddisfino specifiche rigorose.
Standard di biocompatibilità e sterilizzazione
Le parti che entrano in contatto con la pelle devono superare i test ISO 10993. I test di citotossicità, irritazione e sensibilizzazione ne attestano la sicurezza. I metodi di sterilizzazione variano a seconda del materiale. Alcune plastiche possono sopportare il calore dell'autoclave, altre necessitano di ossido di etilene o radiazioni gamma. Il materiale scelto e il metodo di sterilizzazione devono essere compatibili. Questa biocompatibilità e tolleranza alla sterilizzazione garantiscono la sicurezza dei pazienti.
Documentazione e tracciabilità delle parti degli esoscheletri per la riabilitazione
Registri master del dispositivo e registri batch
Ogni componente di un esoscheletro per la riabilitazione necessita di una scheda anagrafica. Questa contiene le specifiche di progettazione, i disegni e le fasi del processo produttivo. I registri di lotto tracciano tutto ciò che è accaduto durante la produzione. Questi documenti dimostrano che ogni unità è conforme alle specifiche.
Certificati dei materiali e convalida dei processi
I certificati dei materiali confermano la qualità della lega o del polimero. La convalida del processo dimostra che il metodo funziona sempre. L'ispezione di precisione chiude il cerchio, individuando le deviazioni prima che i pezzi difettosi vengano spediti. Da un punto di vista pratico, una documentazione accurata tutela sia il paziente che il produttore.
NOBLE: Produzione di componenti per esoscheletri riabilitativi, dalla progettazione all'assemblaggio.
NOBLE lavora con componenti in metallo e plastica per esoscheletri. L'azienda utilizza tutti i metodi di cui abbiamo parlato in questo articolo: lavorazione CNC, stampa 3D, stampaggio a iniezione e lavorazione della lamiera, tutto avviene sotto lo stesso tetto. La maggior parte degli esoscheletri combina materiali diversi. I metalli resistenti vengono utilizzati per giunti e telai, mentre plastica e silicone coprono il resto. Avere un unico partner riduce i passaggi tra diversi fornitori.
Competenza nella lavorazione di metalli e materie plastiche
Lavorazione CNC, stampa 3D, stampaggio a iniezione e lavorazione della lamiera.
NOBLE gestisce tutti e quattro i tipi di processi. Le macchine CNC tagliano gli alloggiamenti delle articolazioni con tolleranze molto strette. Le configurazioni a cinque assi gestiscono curve complesse su componenti di anca e ginocchio. Il reparto CNC lavora 24 ore su 24 per gli ordini ripetuti. Le stampanti 3D creano bracciali personalizzati a partire dai dati di scansione del paziente. Lo stampaggio a iniezione produce coperture in grandi quantità. La lavorazione della lamiera piega le piastre del telaio in poche ore per i prototipi.
Selezione dei materiali e ottimizzazione dei processi
Il materiale giusto dipende dalla funzione del componente. I giunti portanti richiedono metalli resistenti come il titanio o l'alluminio. I manicotti necessitano di silicone morbido o nylon. I rivestimenti in plastica si abbinano bene con ABS o PC. Non esiste un singolo materiale adatto a tutto. Il team di NOBLE aiuta a scegliere la combinazione migliore, abbinando il materiale giusto al processo di produzione più appropriato per ogni componente. Questa combinazione garantisce alta qualità e bassi costi di produzione. Un componente che richiede fori di precisione viene affidato a un centro di lavorazione CNC per una lavorazione di precisione.
Certificazioni e prove di qualita
ISO 9001 e ISO 13485
Norman Noble possiede la certificazione ISO 13485, standard che mantiene da molti anni.
NOBLE si attiene anche alla norma ISO 9001. Questo standard garantisce che i pezzi rimangano identici in ogni ciclo di produzione. Ogni processo segue procedure scritte. Ogni turno utilizza le stesse impostazioni. Insieme alla certificazione ISO 13485, questi standard offrono ai clienti la certezza di ogni lotto ricevuto.
Tracciabilità e ispezione complete
Ogni lotto viene registrato dall'inizio alla fine. I certificati dei materiali confermano la qualità della lega o del polimero. I registri di ispezione tracciano le dimensioni e la finitura superficiale. Se una qualsiasi dimensione non rientra nelle specifiche, i registri indicano quando e perché. Questo livello di dettaglio facilita le verifiche senza lavoro aggiuntivo.
Servizi completi per componenti di esoscheletri riabilitativi
Progettazione, prototipazione, produzione e assemblaggio.
NOBLE gestisce l'intera filiera per la produzione di componenti per esoscheletri riabilitativi. I team di progettazione semplificano la realizzazione dei componenti in base al processo prescelto. I prototipi vengono testati per verificarne la vestibilità prima dell'inizio della produzione. La produzione si adatta a qualsiasi volume necessario. L'assemblaggio si occupa di combinare tutti i componenti per realizzare i dispositivi finiti.
Collaborazione dalla concezione al prodotto finito
Un coinvolgimento precoce fa una grande differenza nella progettazione e produzione di esoscheletri. Il team di NOBLE offre consulenza sulla scelta dei materiali, sulla selezione dei processi e sulla progettazione per la produzione. Questo riduce i tempi di consegna e le rilavorazioni. Il risultato è un percorso più agevole dal concetto al dispositivo finito.
Le cinque famiglie di processi considerate – lavorazione di precisione CNC, stampa 3D, stampaggio a iniezione, lavorazione della lamiera e stampaggio di materiali compositi o silicone – sono ciascuna più adatta a diverse parti degli esoscheletri riabilitativi. La lega di alluminio è ideale per i telai quando il peso è un fattore critico. L'acciaio inossidabile è adatto per giunti sottoposti a carichi elevati e resiste bene alla ruggine. È una scelta robusta per le parti a contatto con il corpo. La lega di alluminio è adatta per le parti secondarie, dove il risparmio di peso è fondamentale. Scegliete il processo più adatto in base alla precisione richiesta e al numero di pezzi da produrre. La lavorazione CNC offre tolleranze ristrette e risultati ripetibili per parti complesse. Un buon partner di produzione possiede la certificazione ISO 13485 e gestisce l'intero processo, dalla progettazione all'assemblaggio. Una produzione di qualità garantisce la tracciabilità di ogni lotto. In futuro, nuovi metodi renderanno le parti degli esoscheletri più leggere, sicure e personalizzate per ogni paziente.
Domande frequenti sui componenti degli esoscheletri per la riabilitazione
Quale metodo di produzione dovrei scegliere per i componenti dell'esoscheletro riabilitativo?
Dipende dalla forma del pezzo, dal grado di precisione richiesto e dalla quantità necessaria. La lavorazione CNC è ideale per giunzioni metalliche che richiedono tolleranze ristrette. La stampa 3D è adatta per polsini personalizzati e modelli di base. Lo stampaggio a iniezione è la soluzione migliore per realizzare molte coperture in plastica contemporaneamente. La lavorazione della lamiera è adatta per piastre di telaio piatte. Scegli il metodo più adatto alle tue esigenze.
Quali materiali sono sicuri per le parti dell'esoscheletro a contatto con la pelle?
Il silicone è la scelta migliore per bracciali e cuscinetti. Rimane morbido, combatte i batteri e supera i test ISO 10993. Anche l'acciaio inossidabile 316L di grado medicale e il titanio sono sicuri a contatto con la pelle. Evitate i materiali contenenti nichel.
Qual è il confronto tra la lavorazione CNC e la stampa 3D per la realizzazione di giunti per esoscheletri?
La lavorazione CNC può raggiungere tolleranze di ±0.005 mm su giunti in titanio o alluminio. È la scelta migliore per la produzione di componenti pronti all'uso. La stampa 3D è più adatta per i prototipi e i manicotti su misura, non per giunti portanti che richiedono tolleranze ristrette.
Quali norme regolamentari si applicano ai componenti degli esoscheletri per la riabilitazione?
La norma ISO 13485 disciplina la gestione della qualità. A seconda del paese di vendita, si applicano le normative FDA sui sistemi di qualità o le norme UE MDR. Le parti che entrano in contatto con la pelle devono superare i test di biocompatibilità ISO 10993.
È possibile utilizzare materiali diversi in un unico esoscheletro?
Sì. Una combinazione comune prevede l'abbinamento di telai in alluminio con giunti in titanio o acciaio inossidabile. Questo permette di risparmiare peso nelle zone a basso carico e di aumentare la resistenza dove si concentrano le sollecitazioni.
Quando è opportuno utilizzare lo stampaggio a iniezione per i componenti degli esoscheletri?
Lo stampaggio a iniezione consente di risparmiare denaro quando si ha bisogno di migliaia di pezzi di plastica identici. È particolarmente indicato per coperture, alloggiamenti, fermacavi e connettori.
Quali trattamenti superficiali contribuiscono a prolungare la durata dei componenti dell'esoscheletro?
I componenti in alluminio vengono sottoposti ad anodizzazione dura o ossidazione a microarco. L'acciaio inossidabile viene sottoposto ad elettrolucidatura. Questi rivestimenti resistono all'usura, alla ruggine e ai prodotti chimici per la pulizia.
Per i polsini degli esoscheletri personalizzati è meglio il nylon o il silicone?
Il silicone è più morbido e delicato sulla pelle, quindi è ideale per i polsini a contatto con il corpo. Il nylon PA12 è più resistente e adatto per le parti strutturali che necessitano di una certa flessibilità. Scegli il silicone per il comfort, il nylon per la resistenza.
