Strutture cedevoli per la ridistribuzione delle pressioni plantari nelle ortesi per piede diabetico: modellazione geometrica, analisi numeriche e sperimentali

La condizione cronica nota come 'Piede diabetico' è una complicanza del diabete che provoca alterazioni nella corretta anatomia e funzione del piede, causando anomalie nella deambulazione e nella distribuzione delle pressioni plantari. Queste complicanze possono tradursi in un carico plantare eccessivo e ripetitivo, con la conseguente formazione di ulcere. Per il trattamento e la prevenzione di queste problematiche risulta di fondamentale importanza ridurre le pressioni a livello plantare. Lo scopo di questa tesi è quello di progettare ed analizzare strutture cedevoli in grado di adattarsi dinamicamente alle sollecitazioni plantari, scaricando le zone del piede soggette a pressioni eccessive. Il meccanismo alla base della ridistribuzione delle pressioni è la riconfigurazione geometrica dinamica della struttura della soletta attuata tramite la deformazione di travi curve caricate trasversalmente. Per realizzare tali strutture si è partiti dalla definizione parametrica del modello della cella unitaria mediante software CAD, identificandone i parametri caratterizzanti. Per predirne il comportamento a compressione, sono state effettuate delle stime tramite un modello analitico della cella unitaria ed un'analisi agli elementi finiti del processo deformativo. Successivamente, sono stati realizzati dei provini in poliuretano termoplastico (TPU) mediante manifattura additiva. Il materiale è stato caratterizzato con opportune prove e le stime precedenti sono state verificate tramite test a compressione. Attraverso l’analisi dei risultati è stata verificata l’influenza dei parametri e delle diverse combinazioni della cella elementare sul comportamento a compressione della struttura e sulla capacità di quest’ultima di deformarsi in corrispondenza di sollecitazioni critiche. Inoltre, dalle osservazioni emerse, è stato possibile rimodellare le strutture, convertendo lo sviluppo prettamente bidimensionale della cella unitaria in una geometria ad estensione tridimensionale, mantenendo i tratti costituenti il meccanismo di scarico delle pressioni.