Создание индивидуальных шлемов для детей с помощью 3D-печати и Artec Eva в центре инноваций Cerebra

21/08/2019

Индивидуальный шлем для верховой езды изготовили с помощью 3D-сканирования и печати в британском благотворительном фонде, помогающем детям с неврологическими заболеваниями.

Имоджен не имеет возможности бегать и играть с другими детьми, но она может ездить верхом на лошади. Девочка родилась на 11 недель раньше срока с диагнозом спастическая диплегия (форма детского церебрального паралича). Большую часть времени она проводит в инвалидном кресле. Конные прогулки доставляют Имоджен огромное удовольствие, но, поскольку она родилась и с гидроцефалией (водянкой головного мозга), размер её головы несколько больше нормы, из-за чего ей невозможно подобрать подходящий шлем для верховой езды.

Все шлемы, которые она надевала, были либо слишком велики и съезжали на глаза во время езды, либо слишком тесными и неудобными. Мама Имоджен подкладывала кусок материи в шлем большего размера в попытках зафиксировать его, но это вызвало головные боли, которые только усиливались.

Несмотря на дискомфорт от ношения неподходящего шлема, любовь Имоджен к конному спорту росла. Она начала принимать участие в тренировочных выездках, и с тех пор подходящий шлем стал еще нужнее. Верховая езда – рисковое занятие: по статистике, число пострадавших наездников до 400% выше по сравнению с водителями мотоциклов, футболистами и лыжниками.

Будучи в растерянности от отсутствия выбора, мама Имоджен Кэтрин обратилась в Cerebra – благотворительный центр, известный в Великобритании изготовлением индивидуальных приспособлений для детей с ограниченными возможностями. Расположенный в Уэльском университете в Лампетере центр инноваций Cerebra Innovation Centre существует исключительно за счет пожертвований и ведет разработку устройств, которые не только помогают детям вернуться к нормальной жизни, но и обладают настолько привлекательным внешним видом, что зачастую другие дети в школе или на площадке просят у своих родителей такие же.

Инженеры-конструкторы центра Cerebra создали уже несколько индивидуальных шлемов для детей с гидроцефалией. “В первый раз мы использовали сканер Artec Eva, – рассказывает Д-р Росс Хед. – Как только я увидел, на что он способен, мой мозг стал фонтанировать идеями. Я поразился тому, сколько пользы можно извлечь из этого устройства, и тогда же пришла мысль изготавливать шлемы на заказ”.

“Процесс обрел нужные очертания, – продолжает Хед, – когда я пришел к идее сочетать сканирование, 3D-печать форм, отливку корпуса из стеклопластика и фрезеровку на цифровом станке внутреннего слоя из полистирола”.

Росс Хед впервые узнал о сканере Artec Eva от Яна Уолша, руководителя центра разработки инновационных вспомогательных устройств  ATiC (Assistive Technologies Innovation Centre). В свою очередь ATiC ранее консультировались у специалистов 3D-сканирования из компании Central Scanning – дистрибьюторов Artec в золотом статусе. Во время презентации сканеров Artec специалисты ATiC пришли к выводу, что Eva станет бесценным дополнением их инструментария.

ATiC – исследовательский центр, где забота о пациентах и инновационные инструменты являются основой всех процессов во благо здоровья и благополучия.

ATiC использует различные технологии считывания реальности, такие как 3D-сканирование, биомеханика и окулография (отслеживание движения глаз), наряду с продвинутыми устройствами прототипирования, например, высокотехнологичными 3D-принтерами. ATiC также оказывает помощь и поддержку многим благотворительным организациям, разрабатывая новые продукты, услуги и решения для поддержания физического и психического здоровья.

Специалисты ATiC для разработки инновационного шлема для Имоджен предложили 3D-сканирование с Artec Eva. Они работали с Россом и с центром Cerebra впервые и надеются, что это сотрудничество станет одним из многих, поскольку и в AtiC, и в Cerebra стремятся развивать и совершенствовать процессы конструирования и производства.

Имоджен и Artec Eva в процессе сканирования

Artec Eva – лёгкий 3D-сканер, работающий на безопасной белой структурированной подсветке и сканирующий очень быстро, так что ребёнку нужно просидеть без движений всего лишь одну минуту. 3D-изображение появляется на экране в реальном времени в Artec Studio – программном обеспечении сканера. Затем эти 3D-снимки обрабатываются и выгружаются в программу САПР перед 3D-печатью. В САПР создается макет головы ребенка, позволяющий снять все измерения для точной 3D-модели, которая в свою очередь будет превращена в идеально подходящий шлем для верховой езды.

Сканирование Имоджен с помощью Artec Eva

"Имоджен очень интересовалась сканером Eva во время оцифровки её лица и головы. И поскольку свет сканера абсолютно безопасен, не было ничего страшного в том, что она несколько раз открывала глаза. И ей не составило никакого труда сидеть неподвижно в течение всего процесса, который закончился даже раньше, чем она ожидала", - рассказывает Росс.

Построение 3D-изображения в реальном времени в программе Artec Studio с помощью сканера Artec Eva

После сканирования и выгрузки в САПР была создана модель из двух частей. Росс поясняет детали процесса изготовления шлема: “Модель внутреннего защитного слоя из полистирола направляется на программируемый фрезерный станок, а модель корпуса используется для 3D-печати формы. Как только мы убедились в том, что внутренняя поверхность достаточно гладкая, с помощью эпоксидной смолы нанесли слои стеклопластика и кевлара – таким образом корпус шлема становится сверхпрочным”.

Росс Хед держит в руках шлем серийного производства (слева) и индивидуальный шлем Cerebra (справа)

Новый шлем был впоследствии одобрен и сертифицирован Британским институтом стандартов, что подтверждает его качество и высокий уровень защиты. На сегодняшний день имеется три подобных шлема, в процессе изготовления которых специалисты ATiC сканировали двух детей (включая Имоджен) с помощью Artec Eva. Несколько шлемов еще находятся в производстве, и в центре инноваций Cerebra отмечают растущий интерес к данному виду индивидуальных устройств.

Росс Хед очень доволен результатом: "Мы еще только начинаем работать со сканером Eva ...поскольку создаем индивидуальные продукты для каждого ребенка. Eva позволяет нам использовать точные измерения, поэтому, когда ребенок первый раз примеряет новое приспособление, то оно, как перчатка, подходит идеально. Для детей, которые всю свою жизнь не вписываются в стандарты, это новое ощущение – исполнение мечты".

Росс Хед и Имоджен перед первой конной прогулкой с новым шлемом

“Пока мы делаем только шлемы, - продолжает Росс, – но нас уже переполняют идеи новых применений Eva ...и так как мы можем получить любой необходимый уровень точности, то обладаем практически безграничными возможностями помогать детям-инвалидам”.

Помимо индивидуальных шлемов, в Cerebra создают ряд других индивидуальных устройств для детей с ограниченными возможностями. Это и крепления для качелей, чтобы дети могли пользоваться качелями в парках, не боясь выпасть из них; пружинящие стулья для физических тренировок; санки с безопасным сиденьем, позволяющие таким детям наслаждаться катанием по снегу; лошадки-качалки и кресла-качалки; сиденья GoTo для поддержания правильной осанки и многое другое!

Специалисты центра Cerebra твердо верят в то, что каждый ребенок обязан иметь шанс на исполнение своей мечты. Ни при каких обстоятельствах нельзя принимать чужие ограничения как свои собственные. Поэтому в Cerebra создаются все виды специального оборудования для детей-инвалидов для принятия участия в таких спортивных мероприятиях, как триатлон, сёрфинг и даже скалолазание! Например, прошлой осенью сотрудники Cerebra помогли Имоджен подняться на вершину самой высокой горы Южного Уэльса. Имоджен перемещалась на специально сконструированном для неё в Cerebra четырехколесном горном велосипеде.

Имоджен и сотрудники центра Cerebra на вершине Пен-и-Ван - самом высоком пике в Южном Уэльсе

“Имоджен была так счастлива и взволнована, когда они совершили восхождение, - рассказывает мама девочки. – У нее появилась эта возможность только благодаря центру Cerebra. До этого из-за ДЦП она не имела возможности позволить себе ничего подобного. Каждый раз, когда Имоджен не могла принять участия в мероприятии, она ощущала себя очень одинокой. Способность делать что-либо подобное дает ей уверенность в себе и своих силах”.

Имоджен в новом шлеме (в чехле) и со своим лучшим другом!

“Имоджен очень нравится ее новый шлем! – продолжает Кэтрин. – Он такой удобный и выглядит так здорово. Теперь она катается еще дольше, если мы ей разрешаем! Центр инноваций Cerebra изготовил очень удобный и красивый шлем, который придает Имоджен еще больше сил для любимого занятия. Сотрудники Cerebra даже подарили нам шелковый чехол на шлем любимого цвета Имоджен!”

Связаться с нами