Il modello di GMZ Medical per la produzione di plantari

GMZ Medical è un gruppo con sede in Australia che si occupa della produzione di solette e comprende aziende specializzate in vari settori, dalla fornitura di attrezzature allo sviluppo di software per il design fino alla produzione in-house. Questa diversificazione consente a GMZ Medical di avere una conoscenza approfondita di ogni aspetto della produzione di solette, nonché esperienza con diversi workflow e materiali. Il gruppo si affida alla tecnologia Formlabs: non solo il suo laboratorio di produzione di plantari, CADCAM Orthotics, utilizza due stampanti 3D a sinterizzazione laser selettiva (SLS) Fuse 1+ 30W, ma la divisione che si occupa della catena di fornitura, PodCAM Supplies, consiglia l'ecosistema Fuse alle aziende produttrici di plantari e al personale sanitario. 

Konrad Job, podologo presso GMZ Medical, sostiene che questa combinazione di attività, che comprende anche la soluzione software LaserCAM Orthotics, consente all'azienda di testare ogni aspetto della produzione di plantari, permettendo così di definire la configurazione e il workflow ottimali.

Il modello di CADCAM Orthotics per il workflow di produzione di solette stampate in 3D utilizza l'ecosistema Fuse di Formlabs. Abbiamo parlato con Job per scoprire di più sui vantaggi dell'adozione dei workflow digitali e per capire come questo modello possa risolvere le principali problematiche delle aziende produttrici di plantari e del personale sanitario.

CADCAM Orthotics è la divisione produttiva di GMZ Medical. La produzione di plantari è iniziata nel 1997 con la lavorazione meccanica di plantari in etilene vinil acetato (EVA) e, alcuni anni dopo, con la formatura sottovuoto di prodotti in polipropilene.

Il workflow della formatura sottovuoto di prodotti in polipropilene iniziava con la ricezione di una scansione 3D. Successivamente, CADCAM Orthotics doveva progettare un modello positivo nel software CAD, sottoporlo a lavorazione meccanica in un pannello di fibra a media densità (MDF) e utilizzare più livelli di formatura sottovuoto sul positivo dell'MDF per produrre il plantare con le specifiche corrette. 

"Il problema principale riguardava il numero di passaggi e la formazione necessaria affinché tutti i membri del personale fossero in grado di eseguirli correttamente più volte. Con il tempo, ci siamo ritrovati con una sola persona davvero competente nel processo di produzione", ha affermato Job.

A costituire un problema non era solo la formazione, ma anche l'MDF, che creava un ambiente di lavoro sporco e sgradevole. "Lavorare con l'MDF non era piacevole, poiché generava molta polvere e occorreva indossare delle mascherine. Abbiamo provato la schiuma ad alta densità, ma si scioglieva leggermente. Quando siamo passati dalla lavorazione meccanica dei positivi del plantare alla stampa 3D, non c'è stato un solo membro del personale che si sia lamentato", ha aggiunto Job.

Il terzo problema che emerge con la formatura sottovuoto riguarda la finitura superficiale. "Bastano l'impronta di un dito o un capello caduto per sbaglio per rovinare la finitura del plantare. Inoltre, durante la smerigliatura degli altri strati formati sottovuoto, occorre prestare molta attenzione per non graffiarlo", ha spiegato Job.

Inizialmente, CADCAM Orthotics ha sostituito la produzione in polipropilene esternalizzando la stampa 3D per due anni. Come ha raccontato Job: "L'esperienza è stata positiva, abbiamo ricevuto un grande supporto, ma non avevamo il controllo che desideravamo su tempi di produzione e dettagli, oltre che sulla quantità di polvere riciclata. Volevamo assicurarci che le parti stampate rispettassero i nostri standard." 

Per ottenere un maggiore controllo sul processo, nel 2022 CADCAM Orthotics ha deciso di portare la stampa 3D in-house.

In definitiva, l'esternalizzazione è un ottimo modo per convalidare il processo di stampa 3D prima di passare alla produzione in-house. Quest'ultima consente di controllare l'intero processo produttivo e di accelerare i tempi di realizzazione; per CADCAM Orthotics questo ha significato produrre le parti in-house in quattro giorni lavorativi contro i dieci previsti dall'esternalizzazione. Inoltre, il passaggio alla stampa 3D ha comportato notevoli risparmi sulla produzione.

La stampa 3D in-house comporta un maggiore controllo sui cicli di produzione. Per CADCAM Orthotics, questo significa stampare tutti i giorni, per almeno cinque cicli di produzione a settimana, e a volte anche uno durante il fine settimana, per un totale di circa 30-50 paia di solette rigide a settimana. La stampa 3D SLS prevede un tempo di raffreddamento delle parti, che CADCAM Orthotics tiene in considerazione quando stampa, scarica e avvia un nuovo ciclo durante la giornata lavorativa. Questo permette di eseguire la post-elaborazione delle parti lo stesso giorno, garantendo che quelle nuove siano pronte per il giorno successivo.

Job ha notato che con i workflow tradizionali si finiva per avere una sola persona specializzata. "Con la stampa 3D, invece, abbiamo almeno cinque persone in grado di gestire il processo. La formazione è fondamentale." La semplicità del workflow di stampa 3D con l'ecosistema Fuse permette non solo di aumentare la produttività del personale, ma rende anche il processo più semplice e pulito rispetto ai metodi tradizionali.

Eliminando le operazioni fisicamente impegnative, come smerigliatura e finitura richieste nei workflow tradizionali, l'ecosistema Fuse consente a Job e al personale di CADCAM Orthotics di dedicarsi ad attività più importanti, come la progettazione. 

Per la pulizia e la lucidatura, CADCAM Orthotics utilizza la Fuse Blast, una soluzione completamente automatizzata, che consente di ottenere prodotti puliti al tatto impiegando il 78% di tempo in meno. Inoltre, il processo di pulizia avviene in un ambiente chiuso, mantenendo le aree di lavoro e il personale più puliti e offrendo un ambiente più gradevole.

"Abbiamo implentato la tecnologia CNC e vendiamo sistemi CNC, pertanto abbiamo ben chiara l'importanza della ridondanza nella produzione. Quando valutiamo le macchine SLS, dobbiamo poterne acquistarne due", ha affermato Job. 

Anche le stampanti 3D possono essere subire tempi di attività, causati da errori dell'utente o da esigenze di manutenzione generale. Se si possiede una sola stampante, questo comporta un'interruzione totale della produzione. Con due stampanti, invece, è possibile garantire continuità. Inoltre, la ridondanza garantisce anche una maggiore flessibilità nel caso di progetti urgenti o ordini di grandi dimensioni.

Oltre alla ridondanza, avere due stampanti consente una maggiore flessibilità nell'incrementare la produzione. Dopo aver incrementato la produzione su una seconda stampante, è possibile aggiungere altre unità, il tutto utilizzando lo stesso workflow e senza dover rifiutare gli ordini in attesa dell'installazione di altre macchine.

LaserCAM Orthotics è la soluzione software di GMZ Medical per la progettazione di solette, che CADCAM Orthotics utilizza per la progettazione in-house prima della produzione. La produzione in-house consente a CADCAM Orthotics di testare i sistemi e i workflow prima di proporli alle cliniche tramite PodCAM Supplies.

PodCAM Supplies fornisce prodotti a cliniche sanitarie, pertanto è necessario che LaserCAM Orthotics sia facile da utilizzare, ma anche che le stampanti consigliate da PodCAM Supplies tengano conto delle esigenze di una clinica, tra cui ingombro della macchina e delle soluzioni di post-elaborazione, prezzo di vendita e semplicità dei workflow.  

Sebbene l'ecosistema Fuse abbia un ingombro ridotto, CADCAM Orthotics è in grado di produrre fino a 12 paia di solette in un unico ciclo di stampa. Job ha affermato: "Distribuendo software CAD, le stampanti Fuse si sono dimostrate estremamente competitive rispetto alle macchine SLS e MJF di grande formato per la nostra clientela che vuole stampare nelle proprie cliniche e in laboratori più piccoli e specializzati."

Quando ha deciso di passare alla stampa 3D, CADCAM Orthotics ha cercato opzioni per il polipropilene, all'epoca lo standard del settore, che successivamente è stato sostituito dal nylon. Nel valutare i materiali di stampa 3D per le solette in nylon, secondo Job "era importante che le parti avessero una resistenza adeguata in termini di carico di rottura e flessione, in modo che non si rompessero o deformassero".

La Nylon 11 Powder è un materiale ideale per stampare con la Fuse 1+ 30W plantari rigidi, tra cui solette parziali, dotati di tenacia, elevata duttilità e stabilità a lungo termine. Inoltre, le parti stampate con la Nylon 11 Powder sono stabili dal punto di vista ambientale, assorbono pochissima umidità e sono resistenti a luce, calore e sostanze chimiche, oltre ad avere la certificazione di biocompatibilità per il contatto prolungato con la pelle.

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Anche la varietà dei materiali ha inciso sulla decisione di adottare la Fuse 1+ 30W. "Inizialmente volevamo stampare in Nylon 11 Powder per sostituire il nostro polipropilene. Si è rivelato essere un buon materiale. Ma se avessimo voluto stampare diversi tipi di prodotti che utilizzano la Nylon 12 Powder, il polipropilene o il TPU? Senza contare quali altri materiali Formlabs potrebbe sviluppare nei prossimi dieci anni", ha affermato Job. 

La Fuse 1+ 30W è in grado di stampare sei polveri diverse, tra cui anche materiali biocompatibili, e il team in-house dedicato di Formlabs è costantemente al lavoro per sviluppare nuovi materiali leader del settore. 

Il crescente catalogo di materiali rappresenta un vantaggio per l'ecosistema Fuse. Job afferma: "Con l'incremento della produzione con la Fuse 1+ 30W, saremo in grado di offrire una gamma più ampia di materiali con una maggiore ridondanza rispetto alla concorrenza. Questo ci darà sicuramente un vantaggio competitivo."

Esistono numerose soluzioni software per la progettazione di plantari, il che rende questo settore molto competitivo. Job riconosce che ogni soluzione software ha le proprie caratteristiche e vantaggi unici. Pertanto, LaserCAM Orthotic si concentra "sulla progettazione di dispositivi medici che utilizzano direttamente i dati prescrittivi per generare modelli di plantari". 

L'azienda cerca inoltre di mantenere un sistema aperto, consentendo alle persone di lavorare con la tecnologia che preferiscono. Job ha affermato: "Non vincoliamo i nostri formati di file per farli funzionare solo con una stampante o un tipo di scanner 3D. Cerchiamo di inserire qualsiasi scansione nel nostro sistema e di produrre un file STL che possa essere utilizzato con qualsiasi macchina a controllo numerico computerizzato, che utilizzavamo in passato, o con qualsiasi stampante 3D, che utilizziamo attualmente. Credo che questo aspetto si sia rivelato vincente, perché non abbiamo alcun tipo di pregiudizio, quindi possiamo consigliare apertamente la macchina migliore per lavorare con il nostro software."

Questa flessibilità consente a PodCAM Supplies di lavorare con fornitori di servizi sanitari e aziende produttrici di plantari per selezionare i sistemi ottimali per la loro attività, il tutto utilizzando il software LaserCAM Orthotics per la progettazione di solette.

Nel loro complesso, i vantaggi della stampa 3D, ovvero risparmio sui costi, efficienza e un'area di lavoro più pulita, favoriscono l'innovazione. Secondo Job, "avere una stampante 3D in qualsiasi posto di lavoro è stimolante per il personale perché permette di innovare, sviluppare prodotti e prototipi diversi che sarebbero difficili da realizzare con la lavorazione meccanica CNC". 

Grazie a workflow più semplici, aree di lavoro più pulite e alle proprietà meccaniche delle polveri SLS, l'ecosistema Fuse e il software LaserCAM Orthotic consentono a Job di espandere le possibilità di produzione delle solette. 

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