На 3D-принтере изготовят стельки для пациентов с сахарным диабетом

На 3D-принтере изготовят стельки для пациентов с сахарным диабетом

Ожидается, что они станут эффективным средством профилактики «диабетической стопы».

В ближайшее время стельки для диабетиков можно будет оцифровать благодаря новому программному обеспечению и использованию 3Д-принтера. Этот проект разрабатывают ученые из Института Фраунгофера окружающей среды, безопасности и энергетических технологий, (Fraunhofer Institutes for Mechanics of Materials IWM and for Environmental, Safety, and Energy Technology, UMSICHT) совместно с отраслевыми специалистами.

У людей, страдающих сахарным диабетом, нервные окончания в стопе зачастую атрофированы, и они не чувствуют боль при ношении обуви. В результате давление на стопу увеличивается, что может привести к возникновению ран и язв, которые очень плохо заживают. Специальные стельки немного облегчали боль, но не позволяли оценить их эффективность с научной точки зрения. Это становится возможным с появлением цифровых стелек.

«Цифровое отображение стопы давно уже стало обычной практикой. В рамках этого проекта теперь полностью оцифрован и процесс производства стельки, - говорит один из исследователей Тобиас Цайглер (Tobias Ziegler). - С помощью недавно разработанного программного обеспечения «ортопедический сапожник» может конструировать стельки индивидуально для каждого пациента и распечатать результат на 3D-принтере».

У этого подхода есть ряд преимуществ. Механические свойства каждой стельки очевидны, что отвечает требованиям медицинских страховых компаний. К тому же, производство таких стелек обходится значительно дешевле. Ожидается, что в течение двух лет это программное обеспечение станет доступным для техников-ортопедов.

Основы для 3D-печати стелек еще несколько лет назад заложили компании Covestro и Lehmann & Voss & Co. Эти промышленные партнеры были первыми, кто разработал мягкий материал для 3D-печати в форме термопластичного полиуретана (ТПУ). Совместно с экспертами UMSICHT они в настоящее время разрабатывают другие виды ТПУ, которые, как ожидается, будет еще более подходящим для использования в ортопедических стельках.

Тем временем ученые пытаются оптимизировать трехмерные структуры, которые необходимы для ТПУ, который используется в стельках. Их мягкость или жесткость зависит не только от качества материала, но и технологий его производства.

«Мы создаем компьютерную модель, которая является своеобразным ключом для конкретного материала, и регулируем при помощи давления его ригидность», - объясняет Тобиас Цайглер.
Впрочем, ученые моделирует целиком производственный процесс, чтобы выявить, где есть потенциал для оптимизации.

Стельки печатаются на 3D-принтере путем выборочного лазерного спекания - это метод аддитивного производства, который используется для создания функциональных прототипов и мелких партий готовых изделий. Технология основана на последовательном спекании слоев порошкового материала с помощью лазеров высокой мощности. Затем происходит обработка данных.

После того, как стелька была напечатана, ее возвращают в Институт Фраунгофера, где проводят испытания ее на растяжение, износостойкость и ригидность.