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Unlimited Tomorrow, los brazos protésicos personalizados

Pete Tiernan escribe una historia sobre cómo el software de fabricación aditiva de Siemens ayudó a Easton LaChappelle a potenciar el desarrollo de la prótesis de brazo más realista, cómoda, económica y funcional del mundo

Un adolescente inicia una revolución médica

Easton LaChappelle tenía 14 años cuando decidió construir una mano totalmente funcional. Creció en el pequeño pueblo montañoso de Mancos, Colorado. Aburrido, curioso y fascinado por la robótica, se sintió atraído por superar los límites de lo que la escuela podía enseñarle. «Empecé a encerrarme en mi habitación, a navegar en internet y a enseñarme a mí mismo todo lo que necesitaba saber sobre la robótica», dice LaChappelle.

LaChappelle decidió que fabricar una mano robótica controlada a distancia sería un reto adecuado para sus pasiones personales. Reunió varios artículos domésticos, tales como: legos, cinta eléctrica, motores de limpiaparabrisas y todo lo que pudo encontrar. Así, pasó nueve meses diseñando, fabricando y en una contsante fase de prueba y error, que en en sus palabras, admite que «falló bastante».

Con el tiempo, creó una mano robótica rudimentaria, sin embargo, no fue hasta su decimosexto cumpleaños que empezó a perfeccionar su diseño y a establecer el rumbo de su sorprendente futuro. Fue entonces cuando compró una económica impresora 3D de madera cortada con láser y empezó a utilizarla a todas horas. Mejoró el movimiento individual de los dedos, incluyendo un dedo pulgar oponible. Luego pasó al antebrazo, al codo, al hombro, hasta que tuvo un brazo completo.

LaChappelle presentó su brazo robótico en varias ferias de ciencias y su fortuna despegó, puesto que tener un brazo parecido al de los Transformers que podía lanzar una pelota de béisbol y dar la mano, llamaba un poco más la atención que el clásico volcán que explota. Pronto, LaChappelle estaba realizando pasantías en la NASA y hasta el presidente Obama le extendió la mano al brazo robótico en la Casa Blanca. Al poco tiempo, LaChappelle viajaba por todo el mundo dando conferencias magistrales.

Una sorprendente fuente de inspiración

“En 2013, estaba en la Feria de Ciencias del Estado de Colorado, cuando me fijé en una niña que examinaba los movimientos de los dedos de mi brazo robótico. Me di cuenta de que llevaba una prótesis. Fue la primera vez que vi a alguien con ese tipo de tecnología», recuerda.

LaChappelle empezó a hablar con la niña y sus padres para entender cómo funcionaba su brazo protésico. Lo que aprendió le descorazonó y le inspiró. «Me enteré de que su prótesis había costado 80,000 dólares; que sólo tenía un dispositivo de pellizco y que pronto le quedaría pequeña puesto que la niña crecería y adaptar el tamaño tomaría un año en diseñarlo y crearlo. Pensé: “esto no puede ser cierto; yo construí mi brazo por 300 dólares en mi habitación”. Era inaceptable y ese fue un momento revelador para mí».

Un mes después de ese momento, LaChappelle fue invitado a dar una charla TEDx en Denver. Al hablar de la promesa de las prótesis personalizadas y asequibles, LaChappelle recibió una gran ovación del público, así como una llamada del renombrado conferenciante motivacional y entrenador de vida Tony Robbins. «Me dijo: he ayudado psicológicamente a gente de todo el mundo», cuenta LaChappelle. «Siempre he querido ayudarles físicamente, y tú eres el hombre indicado para hacerlo». Dos meses después del decimoctavo cumpleaños de LaChappelle, en febrero de 2014, Robbins aportó el capital inicial para lanzar Unlimited Tomorrow.

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La trayectoria de Unlimited Tomorrow y sus retos

LaChappelle no tardó en darse cuenta de que, por muy avanzado que fuera su brazo robótico, tendría que elevar su nivel de innovación para revolucionar el mercado de las prótesis, sobre todo para los pacientes a los que quería ayudar: infantes, como aquella niña de siete años que le había inspirado.

Por un lado, el brazo que construyó LaChappelle pesaba aproximadamente cuatro kilogramos, cuando habitualmente la prótesis de brazo típica de un niño pesa entre un kilo y kilo y medio. Inclusive, esto es demasiado pesado para muchos niños. «La estadística más desgarradora es que la mitad de las personas que tienen una prótesis de brazo no la usan», dice Sean Jones, vicepresidente de desarrollo empresarial de Unlimited Tomorrow.

También está la cuestión del tiempo. A los niños se les quedan pequeños los brazos protésicos casi tan rápido como los zapatos. Algunos pasarán por cuatro o cinco dispositivos antes de convertirse en adultos, todo ello a un precio de unos 80,000 dólares. El proceso de pedido y adaptación de un dispositivo puede durar seis meses; cuando un niño recibe su nuevo brazo, puede que ya se le haya quedado pequeño.

Reducir el peso y acelerar el desarrollo eran sólo dos de los obstáculos técnicos que debía superar Unlimited Tomorrow. Disminuir el costo exorbitante de un brazo protésico era obviamente un tercer factor. Además, LaChappelle y su equipo de ingenieros se enfrentaron a un reto igual de importante: ofrecer dispositivos con los que los usuarios jóvenes se sintieran totalmente cómodos, no sólo por su funcionalidad, sino por cómo les hacía sentir. «Para algunos niños, la utilidad de su brazo protésico es funcional; quieren hacer cosas que antes no podían», explica Jones. «Para otros, es psicológica; quieren encajar. Nos dimos cuenta muy pronto de que teníamos que crear una prótesis personalizada que se pareciera lo más posible al brazo contrario del niño».

La disrupción de la industria de las prótesis pediátricas

Avancemos hasta 2019, cuando Unlimited Tomorrow presentó TrueLimb, la primera extremidad protésica multiarticulada liviana y económica con una apariencia realista. Los dispositivos TrueLimb pesan 500 gramos, un kilo menos que un brazo protésico pediátrico típico. Están personalizados en tamaño, tono de la piel y uñas para cada usuario. Con un precio de 8,000 dólares, son drásticamente menos costosos que las alternativas convencionales. Lo más sorprendente de todo es que, los niños pueden obtener los TrueLimbs en semanas y sin tener que salir de casa.

¿Cómo fue que LaChappelle y su equipo consiguieron alterar el sector de las prótesis de forma tan drástica y rápida? La respuesta es que reunieron una combinación de tecnologías avanzadas: escaneado 3D remoto, detección electrónica y fabricación aditiva.

El enfoque directo al consumidor de Unlimited Tomorrow comienza y termina en el hogar del cliente. La empresa envía un escáner 3D a cada candidato; un amigo o un familiar realiza un escaneado 3D de su brazo residual y proporciona fotos del brazo contrario para que ambos coincidan; el candidato selecciona entre 450 tonos de piel y luego envía la información a la compañía. Posteriormente, Unlimited Tomorrow imprime en 3D la prótesis TrueLimb y la envía al usuario, siendo cinco veces más rápido que el proceso tradicional.

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El valor de la fabricación aditiva

Aunque una serie de tecnologías son fundamentales para el éxito de TrueLimb (entre las que destaca la tecnología patentada de detección muscular, misma que proporciona a los usuarios una funcionalidad de agarre múltiple y un control individual de los dedos), la fabricación aditiva ha sido igualmente indispensable. «Llevo empujando los límites de la impresión 3D desde que tenía esa impresora barata en mi habitación», explica LaChappelle. «Probamos varias máquinas a lo largo de los años, pero nos costaba encontrar una que produjera cosas lo suficientemente duraderas como para resistir el uso de los pacientes, y lo bastante personalizadas como para integrarse».

Llega la impresora 3D HP Jet Fusion Color

«Fuimos la primera empresa de Estados Unidos en recibir una 580», dice LaChappelle. «Probablemente tenemos más experiencia con estas máquinas que nadie en el mundo. Nos da una combinación perfecta de resistencia de materiales y precisión de color».

Solucionando el gran problema de los conectores…

Incluso con toda la tecnología avanzada que estaba reuniendo, Unlimited Tomorrow se enfrentaba a un reto técnico que ponía en peligro su capacidad de adaptar TrueLimb a su mercado. La pieza más importante de una prótesis de brazo es el conector que se acopla al muñón de la persona. No sólo contiene los sensores para activar los movimientos de la mano, sino que también es fundamental para la comodidad de la prótesis.

Los ingenieros de Unlimited Tomorrow tenían problemas para diseñar sus conectores con el ajuste personalizado que necesitaban sus usuarios. Matt Landolfa, principal ingeniero de diseño mecánico explica: «Con nuestro flujo de trabajo anterior, obteníamos un escaneado en 3D del muñón de un usuario, lo cargábamos en nuestra herramienta CAD y lo combinábamos con un modelo genérico de encaje. Luego, utilizábamos otro software para adaptar el modelo genérico al escaneado. El proceso era lento y resultaba difícil modificar los resultados. A menudo, teníamos que rehacer el proceso, sin garantía de que funcionara la próxima vez».

Dado el número de clientes que Unlimited Tomorrow tenía y planeaba tener, reducir la cantidad de tomas de prueba era fundamental para escalar su negocio. Necesitaban un software que les ayudara a producir conectores personalizados de forma más eficiente. LaChappelle no creía que hubiera un software en el mercado que pudiera resolver su problema. Entonces tuvo un encuentro casual con un ejecutivo de Siemens en una conferencia. «Fijamos una reunión con el equipo de ingeniería de productos NX», cuenta LaChappelle, «y en esa primera llamada les dije: “miren: no creo que NX ni ningún otro paquete CAD pueda ayudarnos. Lo que pedimos es muy, muy difícil”.

En el transcurso de los meses siguientes, los ingenieros de Siemens Digital Industries Software demostraron que LaChappelle estaba equivocado. Trabajando con el equipo de ingeniería de Unlimited Tomorrow, los consultores de Siemens desarrollaron una solución usando NX Product Template Studio. La nueva solución combinaba la optimización automatizada, con el diseño paramétrico basado en reglas para dar a Landolfa y a su equipo un control mucho mayor de la geometría del conector.

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Una de las claves del éxito del nuevo flujo de trabajo de diseño de conectores, según Landolfa, es la asociatividad de la geometría. «Como la solución está toda en un solo sistema, si tenemos un retoque que queremos hacer, no tenemos que reiniciar el proceso como antes».

La simplicidad del sistema es especialmente importante para el negocio de Unlimited Tomorrow. A medida que crecen para satisfacer la creciente demanda, planean eliminar la supervisión clínica existente de los ingenieros que utilizan NX y, en su lugar, hacer que los especialistas clínicos manejen el software directamente.

La mayor ventaja del proceso de desarrollo de conectores impulsado por NX radica el nivel de calidad y consistencia que genera. «Realmente ha causado un efecto dominó en toda la empresa», dice LaChappelle. «Estamos ampliando las formas en que el software puede automatizar y mejorar aún más nuestra operación».

Ventajas añadidas de NX AM

La capacidad de NX para las aplicaciones personalizadas de escaneado a impresión no fue la única ventaja que Unlimited Tomorrow obtuvo del software. El software NX AM está estrechamente vinculado a las impresoras 3D de HP y ajustado para la fabricación aditiva industrializada. Para Landolfa, el impacto de NX es visceral: «NX ofrece una salida mucho más fluida del HP 580», afirma. «Nos esforzamos por ofrecer a nuestros clientes una TrueLimb que resulte natural y estéticamente agradable. Con nuestro antiguo software, se podían ver las facetas en la impresión 3D; con NX no. Su geometría precisa ofrece un acabado mucho más realista».

Esto se extiende más allá del conector de la TrueLimb a todos los demás componentes del brazo protésico. Unlimited Tomorrow está trasladando el diseño de todos los componentes al entorno NX. También están explorando las capacidades de integración automatizada de NX. «Estamos a punto de crecer de forma espectacular», dice LaChappelle. «Antes de llegar allí, tendremos que optimizar el rendimiento de nuestros HP 580 -y ahí es donde entrará la incorporación automática».

El futuro prometedor de Unlimited Tomorrow

¿Qué le depara el futuro a Unlimited Tomorrow? LaChappelle, quien cumplió 25 años a finales de 2020, tiene objetivos ambiciosos. «Si alguien me dijera que hace siete años, cuando estaba solo en mi habitación, construyendo ese primer brazo robótico, que hoy estaría donde estoy, nunca lo creería. Ahora, después de haber pasado por toda esta experiencia, soy mucho más consciente de lo que podemos conseguir. Siempre nos hacemos la pregunta: ¿cómo podemos construir un negocio para influir en la vida de 40 millones de amputados en todo el mundo?, añadió.

«Esa es la jugada más grande. Eso significa aumentar significativamente las operaciones. Dependeremos de tecnologías como la impresión 3D y el software de fabricación aditiva, para seguir el ritmo a medida que avanzamos en este viaje».

Pete Tiernan es director de Desarrollo Empresarial del Programa de Fabricación Aditiva en Siemens Digital Industries Software.

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