Meta Mecha: Um Liner de Prótese de Metamaterial Personalizado

Revolucionando a Prótese com Design Computacional e Impressão 3D

A tendência futura do design computacional nos chama a atenção para a matéria programável e o metamaterial. Ficamos surpresos ao descobrir seu potencial para capacitar o design com ciência dos materiais e motivados a reconsiderar objetos na lógica microscópica. Com ferramentas de design generativo e simulação, propomos a aplicação de metamateriais no campo das próteses, oferecendo um serviço personalizado e em conformidade com as normas médicas.

Com o Meta Mecha, um liner de prótese de metamaterial mecânico impresso em 3D, torna-se possível personalizar superfícies mecânicas para diferentes amputados de acordo com requisitos médicos personalizados. O material sensível à pressão que muda de cor fornece visualização da inadequação e chama a atenção. O liner de prótese pode ser substituído para suportar o processo de deformação do membro residual. O usuário pode atualizar sua superfície mecânica dentro da prótese de maneira simples e econômica.

Com o Meta Mecha, estamos redefinindo o campo das próteses, combinando design computacional, metamaterial e impressão 3D.

"Com o Meta Mecha, estamos redefinindo o campo das próteses, combinando design computacional, metamaterial e impressão 3D."

Citação: Xuerong Cai, Designer do Meta Mecha

O liner de prótese de metamaterial mecânico é impresso em 3D com impressoras 3D de qualidade industrial e TPU elástico. Seria impossível fabricar a forma 3D complexa sem a tecnologia de fabricação aditiva. Equipamentos de digitalização 3D e sensores de pressão são utilizados antes do processo de design para adquirir a forma e os requisitos mecânicos dos amputados. A abordagem de design generativo é usada para gerar um design com requisitos personalizados. Em nosso protótipo, usamos o Grasshopper para gerar nosso design.

Especificações técnicas:

Largura: 136mm Profundidade: 139mm Altura: 175mm (Os tamanhos do liner de prótese devem variar de usuário para usuário, acima é um exemplo do nosso caso)

Tags: Liner de prótese, Design personalizado, Impressão 3D, Design computacional

Equipe de Design: Longyu Gong, Ruikun Pan, Xuerong Cai, Yanyun Wu

Funcionamento do Design:

Os usuários passam por uma digitalização 3D do membro residual e caminham com uma prótese comum para coletar dados de distribuição de pressão. Com base nos dados coletados e nos requisitos médicos, é gerado um modelo 3D do liner de prótese de metamaterial. Após a impressão 3D do liner de prótese, ele é montado com outras partes da prótese e entregue ao usuário. O liner de prótese ajusta o melhor nível de pressão para o usuário e o alerta quando a pressão excede os limites de tolerância, mudando de cor. Com a indicação visual, o usuário pode entender que é hora de substituir o liner para se adequar à deformação do membro residual.

Localização e Cronograma do Design:

O projeto teve início em outubro de 2021 em Xangai, e o primeiro protótipo foi exibido na D&I Shanghai em dezembro de 2021. Uma exposição educacional baseada no projeto foi realizada no Shanghai Dyson Ideation Lab a partir de fevereiro.

Pesquisa de Design:

Realizamos uma pesquisa sobre metamateriais mecânicos, requisitos médicos para próteses e design computacional para entender como aplicar metamateriais no campo das próteses. Em seguida, conversamos com um especialista em metamateriais para verificar nossa ideia. Também imprimimos dez pequenos blocos com estrutura de metamaterial para experimentar diferentes propriedades mecânicas.

Desafios de Design:

Foi um desafio para nós entender a lógica e o processo de edição de metamateriais mecânicos. Consultamos diversos artigos e entrevistamos um especialista em metamateriais em nossa universidade e, finalmente, conseguimos organizar a unidade de estrutura em um liner de prótese usando o Grasshopper e plugins. Outro desafio surgiu quando tentamos prototipar o produto com impressão 3D. Levamos um tempo para encontrar um laboratório de impressão 3D industrial que pudesse usar TPU para imprimir a estrutura complexa do metamaterial.

Nota do Design:

O Meta Mecha é um liner de prótese personalizado e em conformidade com as normas médicas que utiliza metamaterial, design computacional e impressão 3D. Os metamateriais mecânicos impressos em 3D oferecem personalização das superfícies mecânicas, tornando fácil e econômico para os usuários atualizarem seu liner de prótese. Gerado com base em requisitos médicos personalizados e dados de digitalização 3D do membro residual, o liner de prótese de metamaterial é impresso em 3D com TPU elástico. O Meta Mecha oferece uma solução única para o campo das próteses, combinando design computacional, metamaterial e impressão 3D.

Créditos das Imagens: Xuerong Cai, Ruikun Pan, Yanyun Wu, Longyu Gong

Prêmios e Reconhecimentos:

O Meta Mecha recebeu o prêmio Iron no A' Design Award na categoria de Design de Cibernética, Próteses e Implantes em 2023. O prêmio Iron A' Design é concedido a criações bem projetadas, práticas e inovadoras que atendem aos requisitos profissionais e industriais. Respeitado por integrar as melhores práticas do setor e características técnicas competentes, eles proporcionam satisfação e sentimentos positivos, contribuindo para um mundo melhor.