La produzione digitale aiuta le aziende operanti nel settore delle tecnologie medicali a migliorare il benessere dei pazienti.

Come spesso accade nell’industria medicale, le idee nate in contesti di ricerca universitaria portano alla costituzione di aziende innovative che creano prodotti all'avanguardia, una di queste è: HemoSonics.

L'azienda, che si occupa della produzione di dispositivi medicali, è stata fondata a Charlottesville - Virginia nel 2005 da due professori e da uno studente che svolgeva ricerca post-dottorato in ingegneria biomedica alla School of Medicine dell' Università della Virginia (University of Virginia School of Medicine’s Bio-Medical Engineering program); si trattava di Bill Walker, Mike Lawrence e Francesco Viola. I tre hanno identificato un metodo di misurazione della rigidità dei coaguli di sangue utilizzando la tecnologia di immagini ad ultrasuoni e hanno creato un sistema che consente di migliorare i risultati diagnostici dei pazienti e ridurre i costi sanitari.

A ciò sono seguiti anni di intensa attività di ricerca e sviluppo che hanno portato ad importanti brevetti, alla conduzione di numerosi studi ospedalieri e alla collaborazione con medici e personale clinico.

Più di recente HemoSonics ha svolto un'ampia attività di preparazione per il lancio sul mercato del Sistema Quantra, avvalendosi dell'aiuto di Protolabs sia per la prototipazione che per i pezzi di produzione. La collaborazione tra Protolabs ed HemoSonics risale dunque al 2011 ed ha abbracciato il progetto dalle fasi iniziali di R&D sino ad oggi con la produzione dei pezzi finali.

Lo scorso anno HemoSonics ha lanciato con successo i prodotti in Europa ed auspica ad entrare presto nel mercato statunitense. L’azienda ha inoltre aperto una sede a Durham, nel North Carolina ed impiega oggi oltre 50 dipendenti.

Velocità e flessibilità soddisfatte da un fornitore reattivo

Durante le prime fasi di ricerca e sviluppo gli ingegneri di HemoSonics “utilizzavano numerose iterazioni di design cercando di rispettare scadenze stringenti”, ha dichiarato Andy Homyk, Senior Engineer che si è unito all’azienda oltre sei anni fa quando la stessa contava appena cinque dipendenti. “Le tempistiche erano molto ristrette per cui avevamo bisogno di un fornitore che potesse realizzare in CNC i pezzi rapidamente, entro un paio di giorni al massimo.”

Abbiamo contattato diversi fornitori ma nessuno di loro era in grado di soddisfare le nostre scadenze. "Protolabs era l'unica a poterlo fare" ricorda Homyk “ e la differenza nel tempo di produzione era fondamentale".

Era il 2012 e da allora Protolabs ha prodotto centinaia di prototipi e migliaia di componenti per HemoSonics avvalendosi di stampa 3D, lavorazione CNC e stampaggio a iniezione per numerosi progetti: dispositivi di fissaggio robotici, unità di controllo termico, collettori pneumatici e molto altro.

“Velocità e flessibilità, essere in grado di utilizzare diverse opzioni di produzione e un forte impegno verso il servizio clienti sono i principali motivi per i quali utilizziamo Protolabs” ha aggiunto Homyk.

Più di recente HemoSonics si è rivolta a Protolabs per le “skin”, i case che racchiudono il Sistema Quantra, ha spiegato Homyk. Gli ingegneri avevano necessità di prototipi estetici delle dimensioni di un monitor per computer e, avvalendosi prima della stampa 3D e poi dello stampaggio a iniezione, sono riusciti a mostrare forma, assemblaggio e funzionalità del Sistema Quantra ai medici di diversi ospedali.

Il Sistema Quantra, che utilizza cartucce monouso, è stato progettato come piattaforma rapida e di facile utilizzo per eseguire test diagnostici. L’Analizzatore dell’emostasi Quantra è stato dunque concepito per essere utilizzato in contesti di emergenza che richiedono la rapida generazione dei risultati da uno strumento che possa essere facile da utilizzare.

Il passaggio del progetto dalla fase di produzione additiva a quella di stampaggio a iniezione ha rappresentato una sfida alquanto impegnativa. “Si trattava di pezzi piuttosto grandi, per cui una delle sfide dello stampaggio nella prototipazione era la corrispondenza dei colori”, ha affermato Homyk.

Protolabs ha prodotto il case dell’analizzatore della coagulazione, Sistema Quantra di HemoSonics, avvalendosi di stampa 3D e stampaggio a iniezione.

Materiali per lo stampaggio e finiture

HemoSonics desiderava che i case corrispondessero in termini di colore Pantone alle specifiche del proprio dipartimento marketing. Uno dei modi in cui Protolabs raggiunge solitamente questo obiettivo nel processo di stampaggio a iniezione, consiste nell'utilizzare la resina plastica nel colore naturale del materiale scelto applicando su di essa un 3% circa di mix di resine colorate. I pezzi finali sono dunque generalmente molto vicini al colore preferito ma, per la natura stessa dei pezzi di HemoSonics, su di essi era visibile l’effetto vortice ed alcuni segni di flusso. “Il primo lotto di pezzi non aveva un bell’aspetto estetico”, ricorda Homyk.

Protolabs si è dunque rivolta a uno dei suoi fornitori di resine plastiche che ha collaborato con entrambe per ottenere una resina pre-colorata. “Il fornitore ha miscelato la plastica con il colorante prima dello stampaggio in modo da ottenere pellet dal colore uniforme”, ha affermato Homyk. Questa resina pre-colorata su misura ha dunque consentito la realizzazione di pezzi privi di difetti. “Questo è un altro esempio di come il servizio clienti di Protolabs si sia spinto oltre e di come reattiva possa essere l’azienda.”

Anche la selezione dei materiali è stata considerata attentamente, ha dichiarato Homyk, dato che uno dei requisiti di quasi tutti i dispositivi medicali era la rispondenza a determinati standard di infiammabilità. HemoSonics aveva infatti scelto una plastica ABS che soddisfa tali standard e che conferisce resistenza.

Oltre alle lavorazioni CNC, alla stampa 3D e allo stampaggio a iniezione, gli ingegneri di HemoSonics hanno optato per alcune finiture secondarie sui componenti stampati a iniezione come la ribaditura a caldo e la stampa a tampone. La ribaditura a caldo è un processo che si avvale di una ribaditura riscaldata per fondere gli inserti filettati metalliciall'interno dei componenti plastici. Questo ha reso possibile l’utilizzo di viti per fissare il case del Quantra ad un telaio.

La stampa a tampone è invece un processo che utilizza un tampone detto cliché per applicare loghi colorati o decalcomanie sui pezzi. HemoSonics ha utilizzato questo processo per applicare i loghi aziendali sui pezzi del Sistema Quantra. Protolabs intende rendere queste e altre opzioni di finitura come le goffrature dello stampo e l’assemblaggio dei pezzi più ampiamente disponibili in futuro.

L’analizzatore della coagulazione Sistema Quantra misura la rigidità dei coaguli di sangue avvalendosi della tecnologia di produzione delle immagini ad ultrasuoni ed è stato concepito per migliorare i risultati dei pazienti in contesti di cure di emergenza come le sale operatorie.

Il risultato? Il Sistema Quantra è stato lanciato in Europa e sta progredendo sul mercato statunitense.

“Questi lunghi anni di ricerca e sviluppo, le molteplici iterazioni di design e prototipazione, gli studi ospedalieri, le numerose consulenze con medici e personale clinico, l’ottenimento di brevetti chiave e di importanti certificazioni in Europa, tra le quali il marchio CE, stanno finalmente dando i loro frutti”, ha dichiarato Homyk. Lo scorso anno, il Sistema Quantra è stato lanciato in Europa e i responsabili aziendali ne auspicano il lancio anche negli USA.

Per il futuro Homyk prevede che Protolabs continui a svolgere il ruolo di fornitore chiave per supportare il lavoro dell'azienda. “Abbiamo scelto Protolabs per la vostra familiarità con il nostro prodotto, la velocità di produzione, la flessibilità e un servizio ai clienti eccezionale.”