Un pezzo di futuro della medicina è racchiuso in un dispositivo a forma di mano di colore bianco, con polpastrelli in rilievo e una serie di cavi e fili che lo invadono da cima a fondo.

Si tratta della prima mano robotica con ossa, legamenti e tendini realizzati con diversi polimeri realizzata con la stampa 3D in un’unica soluzione.

La grande novità non sta tanto nell’oggetto in sé: ti abbiamo già parlato di dispositivi robotici prensili applicabili tanto nell’industria quanto nell’ambito medico.

D’avanguardia semmai è la tecnica con cui questa mano è stata realizzata. Un gruppo di ricercatori dell’Eth di Zurigo e del Mit di Boston, infatti, hanno messo a punto una nuova tecnologia che unisce la stampa 3D con uno scanner laser e un meccanismo di feedback per utilizzarla con materiali ancora più morbidi, elastici, robusti e duraturi nel tempo.

Tranquillo: ora ti spiego perché quello descritto sulla rivista Nature è un passo verso il futuro.

La nuova tecnica

Con la stampa 3D oggi si possono fabbricare davvero un’infinità di oggetti che possono essere utilizzati in una vastissima gamma di ambiti, dall’industria alla medicina.

Sto parlando anche di strutture ibride fatte con componenti morbide e rigide, come pinze robotiche sufficientemente forti da afferrare oggetti pesanti ma morbide e compatibili con gli esseri umani.

Per dare forma a un oggetto, questi sistemi utilizzano migliaia di minuscole goccioline di resina che vengono levigate e appiattite con un raschietto o un rullo di lisciatura.

Se le resine impiegate polimerizzano lentamente (se, in parole povere, prendono forma in tempi lunghi) il sistema può incepparsi e il materiale compromettersi irrimediabilmente. Capisci quindi che il processo così è un po’ più complicato e limitato.

I ricercatori hanno quindi sviluppato una stampante 3D capace di scansionare automaticamente la superficie dell’oggetto che sta creando e di regolare in tempo reale la quantità di resina depositata.

Questo garantisce che nessuna zona abbia troppo o troppo poco materiale ed evita tutti i successivi passaggi di levigatura. Così il sistema non è solo 600 volte più veloce rispetto ai precedenti ma può funzionare con una gamma molto più vasta di materiali, come quelli che polimerizzano in tempi più lenti.

Il che è un grosso vantaggio perché si tratta di materiali più elastici e durevoli.

L’intuizione chiave, come l’ha definita Wojciech Matusik, professore di ingegneria elettrica e informatica al MIT e co-autore dello studio, è stata quella di sviluppare quel sistema di visione artificiale e il ciclo di feedback di cui ti parlavo prima. “È quasi come dotare una stampante di un paio di occhi e di un cervello, dove gli occhi osservano ciò che viene stampato, e poi il cervello della macchina lo indirizza su ciò che dovrebbe essere stampato dopo”. 

Prospettive

I ricercatori hanno utilizzato materiali a base di tioli, che polimerizzano più lentamente rispetto ai tradizionali materiali acrilici utilizzati nella stampa 3D e sono più elastici e non si rompono così facilmente come gli altri. “Si tratta di proprietà molto importanti quando si vogliono fabbricare robot o sistemi che devono interagire con un ambiente reale”, ha aggiunto Robert Katzschmann, professore di robotica e primo autore dello studio.

Con questi materiali hanno fabbricato dispositivi complessi impossibili da realizzare altrimenti. Non solo la mano robotica funzionale, dotata di 19 tendini azionabili in modo indipendente, dita morbide con cuscinetti sensori e ossa rigide e portanti.

Hanno anche prodotto un robot ambulante a sei zampe in grado di percepire la presenza di oggetti e afferrarli. Il team ha anche presentato la tecnologia per una pompa simile a un cuore con ventricoli integrati e valvole cardiache artificiali.

Il prossimo passo, hanno concluso, prevede l’esplorazione di nuove aree di applicazione di questa nuova tecnologia. Come la stampa di dispositivi medici personalizzabili.

Fonti | Eth di Zurigo; Mit di Boston