Materiali, applicazioni, comparativa e indicazioni produttive

Redatto da

Versione 1.0 – [Aprile 2026]

Tabella dei contenuti

Introduzione

Obiettivo del documento

Il presente documento è stato redatto con l’obiettivo di raccogliere, organizzare e confrontare informazioni tecniche relative ad alcuni device protesici open source per arto superiore, oltre a fornire indicazioni preliminari sui materiali utilizzabili per eventuali soluzioni low cost dedicate all’arto inferiore.

L’elaborato nasce come strumento operativo a supporto del gruppo di lavoro, con finalità di analisi, studio e possibile standardizzazione dei processi di produzione e assemblaggio.

In particolare, il documento si propone di:

• analizzare alcuni dei principali progetti open source oggi disponibili;

• identificare i contesti di utilizzo più appropriati per ciascun device;

• raccogliere indicazioni sui materiali necessari all’assemblaggio;

• confrontare vantaggi, limiti e complessità produttive;

• supportare future attività di prototipazione, validazione e produzione;

• creare una base documentale condivisa e progressivamente aggiornabile.

Chi ha redatto il documento

Il presente documento è stato elaborato dal team dei volontari della community e-Nable Italia nell’ambito delle attività di ricerca, valutazione tecnica e sviluppo di soluzioni accessibili nell'ambito della collaborazione con Sanitari per Gaza Veneto e altre ONG per la creazione di un hub di supporto alla riabilitazione digitale, orientato ad attività di supporto tecnico, ricerca applicata di ausili funzionali a basso costo, realizzati mediante tecnologie di fabbricazione digitale, a favore di bambini con amputazioni nella Striscia di Gaza, nell’ambito di un intervento umanitario.

Il contenuto rappresenta una sintesi tecnico-operativa finalizzata all’uso interno del gruppo di lavoro e potrà essere aggiornato nel tempo sulla base di nuove evidenze, feedback d’uso, revisioni progettuali o nuovi device disponibili.

Natura dei progetti analizzati

I device descritti nelle sezioni successive fanno riferimento a progetti sviluppati da community internazionali, organizzazioni no-profit, designer indipendenti o reti collaborative operanti nel settore della protesica open source.

Tra questi rientrano, a titolo esemplificativo:

• ecosystem e-NABLE

• Free 3D Hands

• community maker e fablab specializzati

• altri progetti open hardware dedicati all’accessibilità

Tutti i marchi, nomi progetto, modelli e contenuti tecnici restano di proprietà dei rispettivi autori o titolari.

Metodo di lavoro adottato

La redazione del documento è stata effettuata attraverso:

• analisi dei manuali tecnici disponibili;

• consultazione di repository open source;

• revisione delle bill of materials (BOM);

• confronto tra materiali utilizzati nei diversi progetti;

• valutazione comparativa di ergonomia, robustezza e semplicità costruttiva;

• osservazioni pratiche orientate al contesto europeo di acquisto e reperibilità materiali.

Le informazioni riportate sono state riorganizzate con linguaggio tecnico semplificato, in modo da facilitarne l’utilizzo operativo.

Ambito di utilizzo del documento

Il documento può essere utilizzato come base di lavoro per:

• valutazione preliminare dei device da adottare;

• pianificazione acquisti materiali;

• organizzazione di attività maker / fablab;

• progetti associativi e di volontariato;

• formazione interna del gruppo di lavoro;

• studio di soluzioni protesiche low cost.

Limiti e avvertenze

Capitolo 2 – Lettura rapida: quale device per quale esigenza

 Obiettivo del capitolo

Questo capitolo fornisce una sintesi immediata dei principali device analizzati, con l’obiettivo di facilitare una prima scelta in base al livello di amputazione, al profilo dell’utilizzatore, al contesto operativo e alla complessità produttiva.

I device considerati appartengono a due macro-categorie:

• Device per amputazioni parziali della mano, destinati a utenti con polso funzionale e presenza residua del palmo.

• Device per amputazioni trans-radiali, destinati a utenti con amputazione a livello dell’avambraccio.

Device per amputazioni parziali della mano

(polso funzionale e presenza di palmo residuo)

Kinetic Hand

Destinatari

Utenti con amputazioni parziali della mano che conservano:

• movimento del polso;

• parte del palmo;

• buona mobilità residua.

Valutazione sintetica

Attualmente rappresenta la soluzione consigliata per equilibrio complessivo tra:

• comfort;

• ergonomia;

• facilità di utilizzo;

• resa funzionale;

• semplicità produttiva;

• qualità costruttiva del progetto.

Ulteriori vantaggi

Il progetto include anche versioni dedicate ad amputazioni parziali delle dita, ad esempio:

• pollice residuo;

• mignolo residuo;

• assenza selettiva di dita;

• configurazioni personalizzate.

Indicazioni d'uso

• si ricerca il miglior compromesso generale;

• l’utente è in età evolutiva;

• serve personalizzazione elevata;

• si vuole un progetto moderno e ben sviluppato.

Riferimenti

• • https://www.thingiverse.com/thing:4618922

  • https://www.free3dhands.org/

Phoenix Hand v3

Destinatari

Utenti con condizioni cliniche simili alla Kinetic Hand:

• polso funzionale;

• presenza di porzione residua del palmo;

• necessità di mano meccanica body-powered.

Valutazione sintetica

Storico progetto e-NABLE, molto diffuso e collaudato a livello internazionale.

Rimane una soluzione valida, sebbene più datata rispetto ai design più recenti.

Indicazioni d'uso

• si desidera usare un progetto molto documentato;

• si vogliono sfruttare community storiche e ampia disponibilità di tutorial;

• si ricerca semplicità e interoperabilità con ecosistema e-NABLE.

Riferimenti

• • https://www.thingiverse.com/thing:4056253

  • https://hub.e-nable.org/p/devices?p=e-NABLE+Phoenix+Hand+v3

Device per amputazioni trans-radiali

(avambraccio)

Kinetic Arm

Destinatari

Utenti con amputazione trans-radiale a diverse altezze dell’avambraccio.

Valutazione sintetica

Progetto evoluto che estende la filosofia Kinetic Hand a un sistema completo mano + avambraccio.

Si distingue per:

• maggiore sofisticazione tecnica;

• migliore ergonomia;

• soluzioni comfort integrate;

• sistema più avanzato di tensionamento e presa.

Considerazioni

Il progetto appare molto promettente; tuttavia, essendo relativamente recente, non dispone ancora di un ampio numero di feedback consolidati nel lungo periodo.

Indicazioni d'uso

• si ricerca una soluzione moderna ed evoluta;

• è disponibile tempo per assemblaggio accurato;

• si punta a comfort superiore e maggiore integrazione meccanica.

Riferimenti

• • https://www.thingiverse.com/thing:6736769

  • https://www.free3dhands.org/

Kwawu Gripper

Destinatari

Utenti con amputazione trans-radiale, in particolare con arto residuo lungo.

Valutazione sintetica

Sistema nato dall’integrazione tra:

• Kwawu Arm

• Gripper Hand

È una soluzione molto utilizzata in contesti a risorse limitate.

Punti di forza principali

• elevata robustezza;

• manutenzione semplice;

• presa forte e affidabile;

• buona resistenza all’uso intensivo;

• adatto anche ad attività pratiche e lavorative impegnative.

Limiti principali

• minore versatilità rispetto a una mano articolata;

• presa prevalentemente a pinza rigida;

• comfort intermedio.

Indicazioni d'uso

• il contesto richiede massima robustezza;

• servono riparazioni semplici;

• il device sarà usato intensamente;

• priorità funzionale superiore all’estetica.

Riferimenti

• • Gripper: https://www.thingiverse.com/thing:1908866

  • Kwawu Arm 2.0: https://www.thingiverse.com/thing:2841281

  • https://hub.e-nable.org/

Tabella comparativa dei device

Recap rapido – Materiali comuni per device protesici di arto superiore

I principali device open source per arto superiore condividono generalmente una base comune di materiali facilmente reperibili.

Materiali strutturali

Per parti rigide stampate in 3D:

• PLA / PLA+

• PETG

• Nylon tecnico (quando serve maggiore resistenza)

Per grip, cerniere morbide, inserti e protezioni:

• TPU

• TPE

Sistema di trazione

Per movimento dita e presa:

• filo da pesca intrecciato ad alta resistenza (80–100 Lbs)

Sistema elastico di ritorno

Elementi stampati in TPU o elastici ortodontici heavy-duty

Ferramenta e assemblaggio

• viti M2 / M3 / M4

• dadi, rondelle, perni

Chiusura e fissaggio al braccio

• fascette in velcro

Comfort utente

• neoprene

• gomma EVA

• foam morbido

• bendaggio tubolare / calza tecnica

Grip e attrito (opzionali)

• silicone bicomponente skin-safe

• pads antiscivolo

• TPU morbido texturizzato

Kit minimale consigliato

• PLA+

• TPU

• filo pesca intrecciato 80–100 Lbs

• viteria assortita

• fascette in velcro

• neoprene / EVA

Approfondimenti su device per arto superiore

1. Kinetic Hand

Descrizione

Protesi meccanica body-powered stampabile in 3D sviluppata da Free 3D Hands. È progettata per persone con differenze congenite o amputazioni parziali dell’arto superiore con mobilità residua del polso. Il movimento di apertura e chiusura avviene tramite flessione del polso.

Funzionalità principali

• Chiusura completa delle dita con circa 18° di movimento del polso.

• Tendini indipendenti con regolazione singola della tensione.

• Finger grips ad alto attrito per migliorare la presa.

• Insert interno morbido per migliorare comfort e posizionamento.

• Design scalabile indicativamente dal 60% al 100% del modello base.

• Componenti stampati senza supporti nella maggior parte dei casi.

Materiali necessari

Materiali strutturali

• PLA+ per stampa 3D rigida – utilizzato per palmo, dita, struttura principale.

• • Esempio: Sunlu PLA+ o altri

Materiali flessibili

• TPE / TPU 83A–85A – utilizzato per cerniere flessibili, tensionatori, cover palmare e insert morbidi.

• • Esempio: eSun TPE 83A

Sistema di trazione

• Filo da pesca intrecciato – utilizzato come tendini di trazione per il movimento delle dita.

• • Specifica consigliata: minimo 6 threads, carico 80 Lbs (preferibile 80–100 Lbs), diametro indicativo 0,3–0,5 mm.

Fissaggio meccanico

• Viti autofilettanti da 2 mm (misure miste) – per assemblaggio dita e parti mobili.

Chiusura e regolazione

• Fascette fermacavo (circa 20 cm) – per cinturini, bloccaggi e regolazioni rapide.

Comfort utente

• Neoprene adesivo o in fogli – per imbottiture interne e comfort del contatto con il moncone/avambraccio.

• Bendaggio tubolare compressivo – barriera igienica, comfort e miglior distribuzione delle pressioni.

Materiali opzionali

• Monofilamento 0,4 mm – utile come guida passacavo nei canali interni.

• Colla cianoacrilica ad alta viscosità – utile per bloccare i nodi finali ed evitare slittamenti.

Approfondimento componenti in silicone

• Silicone bicomponente skin-safe (addizione) – consigliato per creare finger grips ad alto attrito.

• Durezza consigliata: P25–P45 (morbido, elastico, resistente).

• Utilizzo: migliora presa su oggetti lisci e comfort in uso.

• Da evitare: siliconi da edilizia/sigillanti domestici.

• Polimerizzazione tipica: circa 24 h su superficie piana, secondo produttore.

2. Phoenix Hand v3

Descrizione

Storico design e-NABLE a trazione meccanica, molto diffuso e collaudato, non è molto robusto. Utilizza cavi di chiusura e sistemi elastici di ritorno per il riaprirsi delle dita.

Funzionalità principali

• Buona presa funzionale per attività quotidiane leggere.

• Assemblaggio relativamente semplice.

• Alta disponibilità di ricambi e comunità di supporto.

• Personalizzazione dimensionale ed estetica.

Materiali indicativi

Materiali strutturali

• PLA+ o PETG – per palmo, dita, gauntlet e componenti rigidi.

Sistema di trazione

• Filo da pesca intrecciato – tendini di chiusura dita.

• Specifica consigliata: 80 Lbs minimo.

Sistema di ritorno elastico

• Elastici ortodontici heavy duty latex free – per richiamo dita e regolazioni elastiche.

• Diametri consigliati: 6,35 mm (1/4") e 7,9 mm (5/16").

Viteria e fissaggi

• Viti autofilettanti / metriche equivalenti:

• • circa 3 x 19 mm

  • circa 3,5 x 25 mm

  • circa 4 x 32 mm

• Velcro con fibbia larghezza circa 25 mm, lunghezza 300 mm.

Comfort utente

• Gomma EVA adesiva / foam morbido skin-safe – imbottiture interne, comfort e compensazione volumi.

• Materiale comunemente usato nei laboratori scolastici creativi, morbido e facilmente lavorabile.

• Alternative: neoprene morbido, foam PE a cellule chiuse, silicone espanso medicale.

3. Kwawu – Gripper Arm

Descrizione

Terminal device meccanico a pinza funzionale che combina il Gripper Hand con il socket Kwawu Long Forearm termoformabile. Progettato per utenti con amputazione sotto-gomito con arto residuo lungo (oltre metà avambraccio).

Funzionalità principali

• Presa a pinza robusta e stabile.

• Ottimo per trasporto oggetti, utensili, bottiglie e attività pratiche.

• Struttura semplice con manutenzione ridotta.

• Personalizzazione tramite termoformatura del socket.

• Nessun sistema complesso di tendini multipli.

Materiali indicativi

Materiali strutturali

• PLA / PLA+ – arm, cover, cuff, corpo gripper.

• PETG – elbow bolts e componenti soggetti a stress ripetuto.

Componenti meccanici

• Vite M4 x 40 mm – fissaggio pollice.

• Vite M3 x 30 mm – per scale ridotte.

• 6 elbow bolts stampati o equivalenti.

Sistema elastico

• Elastici heavy-duty ad alta resistenza – richiamo del pollice.

• Fascette fermacavo – regolazione tensione elastici.

Comfort utente

• Gomma EVA / neoprene / foam morbido skin-safe – padding interno cuff e socket.

• Calza protesica opzionale.

Grip

• Silicone bicomponente – rivestimento del pollice per aumentare attrito e presa.

Valutazione sintetica

• Punto di forza principale: elevata robustezza.