Stampa 3D nell’ortopedia\­calzaturiera

Fresatura di forme in legno oppure stampaggio e schiumatura

Tradizionalmente la forma viene fresata a partire dal legno, utilizzando preferibilmente il legno di faggio. A tal fine vengono rilevate le misure del profilo della suola, dell’avampiede, del collo del piede, del tallone e della circonferenza del polpaccio; successivamente il blocco di legno viene fresato e levigato con un lavoro di precisione che richiede diverse ore. In alternativa, si realizzano calchi in gesso del piede, che vengono poi colati con schiuma bicomponente e successivamente rifiniti mediante levigatura. Entrambi i processi non sono solo molto dispendiosi in termini di tempo e materiali, ma risultano anche di conseguenza piuttosto costosi.

Ordinazione di semilavorati per forme e successiva modellazione tramite levigatura

L’industria offre ai calzolai ortopedici un risparmio di tempo grazie alla disponibilità di semilavorati per forme che già presentano una misura di calzatura adeguata e una forma del piede di base corretta. Tuttavia, soprattutto nell’ambito della tecnica calzaturiera ortopedica, anche in questo caso sono necessari importanti interventi di rifinitura e levigatura fine prima che la forma si adatti perfettamente al piede del cliente.

Configurare forme CAD e fresarle

Chi dispone di un software CAD e delle competenze necessarie può progettare autonomamente forme personalizzate per le scarpe su misura dei propri clienti e realizzare i modelli finiti con una fresatrice propria oppure affidare questa fase a un fornitore esterno. Quest’ultima opzione, tuttavia, richiede generalmente diverse settimane.

Produzione accelerata delle forme mediante stampa 3D

Qualunque sia il metodo scelto da un calzolaio specializzato in ortopedia, per la produzione personalizzata delle forme sono generalmente necessarie diverse settimane di tempo di preparazione prima di poter iniziare con la realizzazione su misura della calzatura individuale. Questo notevole dispendio di tempo può essere ridotto in modo significativo se le forme per scarpe vengono realizzate tramite produzione additiva. Oltre alla tecnologia delle scarpe ortopediche, questo metodo offre numerosi vantaggi anche per la realizzazione tradizionale di scarpe su misura o per la prototipazione nel contesto della produzione in serie di forme per calzature.

TPU come materiale per le forme per scarpe stampate in 3D

Nella produzione tradizionale delle forme, il materiale in legno utilizzato deve soddisfare requisiti molto elevati, poiché deve resistere a forti sollecitazioni all’interno dell’officina del tecnico calzaturiero. Nella produzione additiva delle forme ortopediche per scarpe, PROTIQ ha individuato nel poliuretano termoplastico (TPU) il materiale ideale. Si tratta di una plastica sintetica che unisce in modo vantaggioso le proprietà elastiche della gomma a un’elevata resistenza alle sollecitazioni meccaniche. In stretta collaborazione con il produttore di materiali BASF, i parametri di processo del TPU sono stati adattati in modo ottimale alle esigenze della tecnica calzaturiera ortopedica. Presso PROTIQ, il materiale viene fuso strato dopo strato tramite il processo di stampa 3D di sinterizzazione laser selettiva (SLS) , consentendo di ottenere una precisione e una robustezza nettamente superiori rispetto, ad esempio, al Fused Deposition Modeling (FDM).

Modelli 3D delle forme tramite CAD o scansione 3D

Per creare la base per la produzione additiva, i tecnici calzaturieri possono rilevare manualmente tutte le misure rilevanti del piede e progettare un modello stampabile in 3D della forma personalizzata utilizzando un software CAD. Chi non dispone del software necessario o del relativo know-how può affidare esternamente la creazione del file di stampa 3D sulla base dei dati del piede raccolti. Un’alternativa più rapida è rappresentata dalla generazione dei dati tramite una scansione 3D. I calzolai ortopedici che dispongono di uno scanner adeguato (ad esempio uno scanner portatile per il piede) possono acquisire un’impronta o direttamente il piede del cliente. In questo modo, in breve tempo sono disponibili dati digitali che possono essere ulteriormente elaborati in modo personalizzato al computer.

Forme ortopediche per scarpe stampate in 3D

In entrambi i casi, la diagnosi specializzata del tecnico calzaturiero e l’obiettivo terapeutico per il piede affetto o malformato confluiscono direttamente nel modello della forma. Utilizzando un processo di produzione additiva, si può contare sul fatto che la forma venga realizzata dal sistema di stampa 3D esattamente come modellata al computer. Anche forme di grandi dimensioni possono essere prodotte in questo modo: PROTIQ ha qualificato appositamente per questo scopo un impianto di stampa 3D di dimensioni adeguate, in collaborazione con il produttore di TPU BASF. Sulla base della forma stampata in 3D finita, è possibile realizzare rapidamente scarpe di prova utilizzando un proprio dispositivo di termoformatura sottovuoto, un processo notevolmente più veloce ed economico rispetto alla stampa diretta di una scarpa di prova. In sintesi, si tratta attualmente del metodo più innovativo per la produzione di scarpe su misura individuali. I clienti beneficiano di calzature ortopediche perfettamente adattate al proprio piede, che possono provare in tempi estremamente rapidi.

Vantaggi del materiale TPU per le forme ortopediche per scarpe:

• Eccellenti proprietà meccaniche
• Praticamente privo di usura
• Resiste senza problemi alle sollecitazioni dovute a incollaggio, levigatura e foratura
• La flessibilità facilita l’estrazione delle forme dalla scarpa finita
• Peso ridotto delle forme rispetto ai modelli tradizionali in legno
• Superficie antiscivolo che facilita la maneggevolezza

Vantaggi della produzione additiva per la tecnica calzaturiera ortopedica:

• Elevata precisione di calzata grazie a modelli di forme calcolati al computer
• Facili possibilità di adattamento
• Modelli di forme riproducibili, ristampabili in qualsiasi momento
• Tutte le suddivisioni comuni delle forme realizzabili in base alle esigenze (in 2 parti, 3 parti, a gradini o a livelli e molto altro)
• Opzioni di marcatura individuale per l’identificazione delle forme
• Tempi di produzione molto brevi

Forme per scarpe stampate in 3D in officina

Le forme per scarpe realizzate in TPU possono essere lavorate esattamente come le loro controparti in legno. Grazie alla superficie antiscivolo, risultano sempre sicure da impugnare e, grazie al loro peso ridotto, alleviano lo sforzo sulle braccia del calzolaio. Nonostante ciò, le forme resistono a tutte le tipiche fasi di lavorazione nella produzione di calzature: possono essere fissate con graffe, levigate e incollate senza problemi, senza mostrare segni di usura. Anche in presenza di elevate pressioni, durante la fresatura e la foratura, mantengono la loro forma e non hanno nulla da invidiare alle forme tradizionali.

Domande frequenti sulla stampa 3D nella tecnica calzaturiera ortopedica

Quale ruolo svolge la stampa 3D nell’assistenza interdisciplinare?

Consente un rapido coordinamento tra tecnici ortopedici, medici e terapisti. La base di dati digitale facilita la comunicazione e permette un adattamento preciso agli obiettivi terapeutici, come la mobilizzazione, la riduzione del dolore o la prevenzione delle ulcere da pressione.

Come viene considerata l’anatomia del paziente?

Il configuratore di forme PROTIQ consente:

Caricamento di scansioni del piede
Definizione dei contorni delle solette di base
Impostazione degli assi della gamba, torsioni e deformazioni
In questo modo viene creata una forma perfettamente adattata ai requisiti biomeccanici e ortopedici del paziente. [protiq.com]

È possibile la fornitura anche in caso di problemi complessi del piede?

Sì – soprattutto in casi di diabete, reumatismi, patologie neurologiche o dopo interventi chirurgici, l’adattamento preciso tramite stampa 3D è particolarmente vantaggioso. Il tuo tecnico può rispondere in modo mirato alle tue esigenze.

La stampa 3D è adatta anche alle forme per bambini?

Assolutamente sì. Soprattutto nei bambini con esigenze ortopediche, una fornitura rapida e precisa è fondamentale. Il processo digitale consente adattamenti regolari in base alla crescita.

Le forme possono essere adattate anche successivamente?

Sì – sia in forma digitale che meccanica. Le forme in TPU possono essere rifinite successivamente e i modelli digitali possono essere modificati e ristampati in qualsiasi momento.