Progettazione e sviluppo di supporti per il controllo di qualità di componenti protesiche

Lo studio presentato in questo lavoro di tesi è frutto di un’esperienza di tirocinio svolta presso il reparto Controllo Qualità di Adler Ortho (Cormano, MI), azienda italiana specializzata nella progettazione e produzione di protesi ortopediche e dispositivi medici. Lo scopo dell’esperienza di tirocinio è stato quello di progettare in autonomia e sviluppare, con le tecniche disponibili presso l’azienda, supporti per la misura dimensionale singola o in serie di componenti protesiche di piccola taglia. In particolare, tali supporti sono utili per il posizionamento del pezzo durante la tastatura eseguita con la macchina di misura a coordinate (CMM) per velocizzare il processo di misura di queste garantendo precisione e ripetibilità. In dettaglio, sono state oggetto di questo progetto componenti della protesi di capitello radiale, quali stelo radiale e colletto bipolare, conosciute con il nome commerciale Antea. Per un corretto dimensionamento dei supporti, è stato verificato il disegno tecnico, sono state eseguite simulazioni statiche agli elementi finiti e, per i supporti dedicati agli steli radiali, sono stati condotti calcoli teorici di meccanica statica. Inoltre, al fine di giustificare le dimensioni scelte in termini di forza necessaria da applicare nel rimuovere i componenti dai supporti dedicati, ai risultati delle analisi agli elementi finiti sono stati affiancati test di pull-out per attribuire il corretto valore di attrito tra componenti protesici e i prototipi dei supporti. Per quanto riguarda il materiale, sono stati scelti il Nylon PA2200 per i supporti dedicati ai colletti bipolari e il Propylux HS per i supporti dedicati agli steli radiali, i primi ottenibili tramite additive manufacturing, i secondi invece lavorabili su macchina a barra. Sono stati progettati supporti dedicati ad ogni spessore dei colletti bipolari, sia per le misure del cono morse, sia per le caratteristiche geometriche della sfera. Anche per gli steli radiali sono stati realizzati supporti dedicati ad ogni taglia e lunghezza. Infine, è stata condotta un’analisi al microscopio elettronico a scansione associato ad un detector per analisi chimica, per valutare la composizione della polvere di metallo prima della realizzazione del componente stelo e per valutare eventuali contaminazioni dei dispositivi protesici dovute al contatto con il supporto. All’analisi chimica è stata associata l’analisi morfologica della superficie in varie regioni di interesse del componente protesico. Dopo aver eseguito le misure per tastatura sulla CMM, è stata registrata una completa stabilità dei colletti bipolari sia nella misura delle caratteristiche della sfera che del cono morse. Per quanto riguarda gli steli radiali, sono state condotte prove di misura utilizzando i prototipi dei supporti in Nylon. Tutti i supporti realizzati si sono dimostrati funzionali sia per la misura singola che in serie delle componenti protesiche di piccola taglia di interesse. La misura è risultata oggettiva e ripetibile, garantendo l’utilizzo dei supporti sviluppati a diversi operatori senza influenzare la qualità dei risultati. Nonostante l’assenza di contaminazioni sulla superficie dello stelo radiale eventualmente dovute al contatto con il supporto, sarà l’azienda a valutare, secondo i propri standard, la realizzazione del supporto in altri materiali maggiormente biocompatibili.