Fablab Biomedicale

Introduzione alla stampa 3D e modellazione 3D con SketchUp

Prima di lavorare nella fabbricazione digitale in ambito biomedicale, iniziamo a sperimentare le tecnologie: l'hardware, cioè le stampanti 3D, e il software, ovvero il modellatore 3D SketchUp e il software di slicing Cura. In questa prima fase il tema è libero, quindi liberiamo la fantasia!

Stampa 3D in ambito biomedicale: costruzione di valvole e dispositivi medicali

Nella prima parte, stampiamo in 3D alcuni progetti già disponibili e progettati in ambito biomedico: una sezione di aorta addominale, una protesi per anca, una valvola Venturi per l'ossigenoterapia.

Come progetto di "riscaldamento", abbiamo lavorato su un tutore stampato in 3D. Abbiamo scaricato il progetto originale dalla piattaforma di condivisione Thingiverse, e stampato l'oggetto in PLA (acido polilattico). Il PLA, oltre ad essere biodegradabile, ha un punto di fusione inferiore a molte altre plastiche, quindi immergendolo in una vasca di acqua calda, diventa malleabile per alcune decine di secondi. In questo frangente, applichiamo il tutore sul polso del paziente, per assumere una forma adattata al suo braccio.

Successivamente analizziamo alcuni degli ambiti in cui la stampa 3D è utilizzata nel contesto biomedico. Ad esempio, durante la crisi del covid-19 la stampante 3D è stata utilizzata per "convertire" le maschere da snorkeling del Decathlon in maschere PEEP per l'ossigenoterapia. Progettiamo anche noi, da zero, una valvola per realizzare questo strumento!

Il disegno 3D è stato realizzato tramite software SketchUp, prendendo le misure con un calibro.

La stampa 3D per la pianificazione pre-operatoria

Abbiamo sperimentato l'uso della stampa 3D per realizzare repliche di organi, che simulino le caratteristiche fisiche di tessuti e organi. Questi modellini vengono utilizzati per la pianificazione e simulazione chirurgica, in particolare in casi rari di malformazioni e in generale per interventi complessi.

Abbiamo scaricato alcuni organi da Thingiverse, come in questi esempi (cuore di un rospo). Con il programma 3dBuilder abbiamo facilmente ottenuto il suo negativo, creando uno stampo.

Infine abbiamo utilizzato una gomma siliconica a colata, versandola sullo stampo per creare l'organo con una consistenza (durezza, elasticità e densità) simile a quello reale.

Ottenere file 3D da tomografie e risonanze magnetiche

Fino ad ora abbiamo ricavato i file 3D dagli organi scaricandoli da Thingiverse. Con il software Invesalius abbiamo invece convertito i files ottenuti da TAC e RM in files 3D. I file medicali che otteniamo dalle TAC si chiamano DICOM.

Il file 3D può essere modificato con altri programmi, come ZBrush o SculptGL. In questo esempio, abbiamo "riempito" la lesione ossea sul cranio, creando un innesto da stampare con una biostampante 3D che utilizza cellule ossee.

Infine abbiamo visto come la stampa 3D di una porzione di aorta affetta da aneurisma può aiutare la realizzazione di stent personalizzati.

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Secondo gruppo in azione: le prime stampe su tema libero

Prima della fabbricazione digitale in ambito biomedicale, sperimentiamo stampanti 3D e piattaforme di libera condivisione di files 3D, come Thingiverse. In questa prima fase il tema è libero, quindi liberiamo la fantasia!

Stampa 3D in ambito biomedicale: costruzione di un portapillole

Anche in questo corso abbiamo sperimentato la modellazione 3D con SketchUp e SculptGL. Questa volta abbiamo progettato e realizzato un portapillole, diviso in 14 scomparti: i sette giorni della settimana, con un'ulteriore suddivisione per la somministrazione al mattino o al pomeriggio.

Stampa 3D in ambito odontotecnico: la parola al professionista

Focus di questo corso è stato anche l'ambito dentale, esplorando questo contesto applicativo grazie all'intervento del Dr. Vittorio Semproni, odontoiatra operante a Giulianova. Abbiamo approfondito come il digitale sta cambiando il mondo dell'odontotecnica, con nuovi processi e nuove strumentazioni che migliorano i risultati e abbassano tempistiche e costi.