D-Pulp è il progetto vincitore dell’edizione italiana numero 19 del James Dyson Award. L’invenzione ha l’obiettivo di migliorare l’attuale processo di generazione di protesi mioelettriche per arti superiori tramite l’utilizzo di nuove tecnologie, garantendo così tempi e costi dimezzati, materiali personalizzabili più leggeri e sostenibili, ripetibilità del processo e la mitigazione del rischio di infortuni durante la lavorazione manuale del braccio artificiale.

Al secondo posto B-Flos, progetto che mira a offrire una possibilità concreta di irrigazione nelle zone del mondo soggette a siccità, raccogliendo acqua dall’umidità presente nell’aria e dalle precipitazioni; chiude il terzetto Braille-Fly, un sistema che intende ridurre il costo di produzione dei display Braille – oggi disponibili solo per uso personale ad un costo elevato – rendendoli collocabili nei luoghi pubblici delle città come servizio alle persone con disabilità visiva, in modo che ogni informazione sia sempre accessibile per tutti. 

Dal 2005, il James Dyson Award – promosso dalla James Dyson Foundation, ente a scopo benefico dell’omonima azienda – sfida laureandi e neolaureati in ingegneria e design, in tutto il mondo, a progettare la soluzione a un problema. I vincitori globali 2022 hanno ideato soluzioni in ambito medico per lo screening e le cure domestiche, oltre che affrontato il tema del riciclo della plastica nei paesi in via di sviluppo. Ad oggi, il concorso ha premiato 390 invenzioni e oltre il 70% dei vincitori globali delle scorse edizioni sta commercializzando le proprie invenzioni.

La giuria italiana

Come ogni anno protagonisti del mondo dell’innovazione, del design e della sostenibilità, si avvicendano in ciascun Paese per decretare i vincitori nazionali del James Dyson Award.

La giuria italiana 2023: Giuseppe Andreoni, professore presso il Dipartimento di Design del Politecnico di Milano dove è direttore del laboratorio Technology and Design for Healthcare (TeDH); Diana Cavalcoli, giornalista del Corriere della Sera esperta in sostenibilità ed economia; Matteo Curti, Station Manager di Radio Deejay appassionato di innovazione; Andrea Ricci, Senior Research Engineer di Dyson.

Cosa succede ora

I progetti accedono alla fase internazionale del concorso, sfidando i progetti provenienti dagli altri Paesi in cui è presente il premio. Il vincitore internazionale – scelto da James Dyson in persona – sarà annunciato il 15 novembre e si aggiudicherà il riconoscimento finale di 34.000 euro. Ai due finalisti internazionali andrà invece una somma di 5.600 euro ciascuno.

Il progetto vincitore

Il rivoluzionario sistema per la fabbricazione digitale di protesi mioelettriche per arti superiori: tempi e costi dimezzati, ripetibilità del processo, maggiore leggerezza e personalizzazione estetica

(Simone Perini – Università IUAV)

Il problema: Ci sono circa 40 milioni di amputati nel mondo, stimati dalla World Health Organization, e questo numero è destinato ad aumentare nei prossimi anni.[1] Circa il 40% di tutte le amputazioni interessa l’arto superiore[2]. In Italia, i dati rilevabili dal sito del Ministero della Salute, derivanti da ricovero a tempo pieno, mostrano che gli interventi per amputazioni, riguardanti l’arto sia superiore che inferiore, superano i 15.000 ogni anno.[3]

Ad oggi, i processi produttivi delle protesi sono principalmente artigianali. I tempi, i costi di produzione e la ripetibilità sono indicativi e possono variare in base a numerosi fattori, come le condizioni cliniche del moncone, l’esperienza del tecnico ortopedico e le personalizzazioni richieste dal paziente. La conoscenza di strumenti quali modellazione Nurbs[4] e parametrica, scanner e stampa 3D ha permesso di superare i limiti legati al processo artigianale e l’utilizzo di soluzioni e materiali più sostenibili.

La soluzione: D-Pulp – realizzato in collaborazione con il Centro Protesi Inail di Vigorso di Budrio, in provincia di Bologna – è il primo sistema innovativo che permette la stampa 3D di protesi mioelettriche di arto superiore, costituite da invasatura e cover, interessando tutto il processo di generazione. Punto di forza del sistema è l’interfaccia semplificata per i tecnici, i quali possono impostare facilmente le caratteristiche della protesi, come la posizione e l’orientamento dei sensori che captano i segnali elettrici dei muscoli (sensori EMG). I vantaggi rispetto al processo produttivo tradizionale delle protesi sono: la creazione di un archivio digitale e la stampa di copie uguali all’originale (riproducibilità); la riduzione dei tempi e dei costi nel lungo periodo; l’utilizzo di materiali riciclabili; personalizzazione della cover in policromia, con possibilità di scegliere tra texture preimpostate o anche disegni realizzati dal paziente, favorendo una maggiore accettazione; la mitigazione del rischio e dell’insorgenza di infortuni a scapito dell’operatore causati delle lavorazioni manuali.

Al progetto hanno preso parte, come correlatori della tesi: Emanuele Gruppioni, Direttore tecnico dell’area Ricerca e Formazione INAIL e Kavin Morellato, R&D Senior Engineer INAIL.

La motivazione della giuria

“D-Pulp merita il primo posto italiano del James Dyson Award 2023 perché accontenta i principali criteri valutativi fondamentali per il concorso, risultando un’invenzione innovativa e capace di risolvere un problema decisivo per migliaia di persone nel mondo.  Una soluzione intelligente che mette al centro l’individuo, migliorando sensibilmente sia il processo sia la qualità estetico-funzionale di un sistema tanto complesso quanto essenziale per le persone”.

L’inventore di D-Pulp

Simone Perini, 27 anni, originario di Casalecchio di Reno, in provincia di Bologna, a seguito della laurea triennale in Disegno Industriale presso l’Università di Bologna, ha completato i suoi studi presso l’Università IUAV di Venezia. Durante il percorso accademico, ha avuto l’opportunità di sviluppare la sua tesi di laurea intitolata D-Pulp, sistema parametrico per la fabbricazione digitale di protesi mioelettriche per arto superiore, in collaborazione con il Centro Protesi INAIL. La ricerca è stata supervisionata dal Direttore tecnico dell’area Ricerca e Formazione, Emanuele Gruppioni, e da Kavin Morellato, R&D Senior Engineer INAIL, mentre Maximiliano Romero è stato il relatore accademico.

I finalisti italiani

B-Flos: la soluzione integrata nell’ambiente per il recupero e la preservazione dell’acqua nelle zone del mondo soggette a siccità (Abreham Vacca – Università degli Studi “G. d’Annunzio”)

Problema: l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha stimato che sono 55 milioni le persone colpite da siccità ogni anno[5] e la FAO sottolinea come la mancanza di acqua sia direttamente collegata alla produzione del cibo.[6]

Soluzione: B-Flos è un prodotto biomimetico che si adatta all’ambiente in cui viene collocato, coniugando funzionalità e forma.  Il sistema, a differenza dalle soluzioni tradizionali, non raccoglie soltanto l’acqua proveniente dalle precipitazioni, ma sfrutta anche il processo di condensazione in luoghi dove il tasso di umidità è particolarmente elevato. Le caratteristiche dell’invenzione la rendono una soluzione preziosa  ed economicamente vantaggiosa per tutte le attività agricole in località remote o rurali, in cui la siccità rappresenta la barriera principale alla sopravvivenza e al sostentamento.

La motivazione della giuria

B Flos è il risultato di un’intuizione mossa dall’esigenza di fare tesoro del bene più prezioso. Grande nelle dimensioni e importante nello scopo, quest’invenzione raccoglie acqua dall’umidità dell’aria e dalle precipitazioni per offrire una possibilità di irrigazione nelle zone del mondo soggette a siccità. Efficiente, utile, esteticamente coraggiosa: la scelta di preferire B Flos fra i primi tre progetti nasce dall’aver considerato valida e molto efficace una soluzione semplice ad un problema destinato a moltiplicare la sua portata in pochi anni.

L’inventore di B-Flos

Abreham Vacca, 21 anni – che  ha da poco concluso il corso di laurea triennale in Industrial Design presso l’Università “G. d’Annunzio – vive con la sua famiglia in un piccolo centro in provincia di Chieti, ma le sue origini sono africane e conosce da vicino i problemi della scarsità idrica.

Abreham inizierà a breve il corso di laurea magistrale in Product Design, assecondando la sua passione nel “dare forma a idee uniche e funzionali”. Il sogno? Diventare un designer in grado di proporre progetti di grande impatto.

Accedere ovunque e in qualsiasi momento a informazioni e contenuti in tempo reale: Braille-Fly, il dispositivo low-cost che mira a migliorare la vita quotidiana delle persone con disabilità visiva

(Alessandro Buldini, Federico Pietro Colleoni, Iacopo Curti, Stefano Stradiotti – Alma Mater Studiorum Bologna)

Problema: con oltre 2 miliardi di persone ipovedenti nel mondo[7], la disabilità visiva e le tematiche ad essa connesse – come l’accessibilità ai servizi e alle informazioni – risultano particolarmente rilevanti nel dare forma a città inclusive e sicure per tutti i cittadini.

Soluzione: Braille-Fly è un dispositivo meccatronico che consente alle persone ipovedenti di leggere testi in tempo reale attraverso caratteri Braille, aggiornabili via software, con la possibilità di sostituire gli attuali cartelli Braille statici negli spazi pubblici. L’invenzione mira ad abbattere i costi degli attuali dispositivi sul mercato e di metterli a disposizione della comunità, superando l’attuale utilizzo prettamente individuale. Come ridurre i costi? Sfruttando la tecnologia S.M.A (Shape Memory Alloy)[8], poco costosa e facilmente integrabile.

La motivazione della giuria

Braille Fly è un’invenzione che ha convinto i giurati del James Dyson Award Italia perché costituisce una piccola rivoluzione nel settore dei dispositivi che permettono ai non vedenti di leggere. La velocità con cui è possibile modificare i testi in Braille rende questa soluzione ideale per una quantità di declinazioni, dal menù del ristorante alla pensilina del tram. Presentazione chiara e l’immediata comprensibilità dell’obiettivo confermano l’alto valore sociale di quest’invenzione.

Gli inventori di Braille-Fly

Alessandro, Pietro, Federico e Stefano, nati tra il 1995 e il 1996, hanno nel DNA lo spirito ingegneristico necessario per inventare soluzioni concrete. Fin da giovanissimi si divertono a risolvere problemi grandi e piccoli.

[1] M. Marino et al., “Access to prosthetic devices in developing countries: Pathways and challenges”, Proc. IEEE Annu. Global Humanitarian Technol. Conf., pp. 45-51, 2015.

[2] Lauren Trent, Michelle Intintoli, Pat Prigge, Chris Bollinger, Lisa Smurr Walters, Dan Conyers, John Miguelez & Tiffany Ryan (2020) A narrative review: current upper limb prosthetic options and design, Disability and Rehabilitation: Assistive Technology, 15:6, 604-613, DOI: 10.1080/17483107.2019.1594403

[3] https://www.salute.gov.it/portale/documentazione/p6_2_8_2.jsp?lingua=italiano

[4] NURBS è un acronimo che sta per Non Uniform Rational Basis-Splines, traducibile in “Splines razionali non uniformi definite da una base”, una classe di curve geometriche utilizzate in computer grafica per rappresentare curve e superfici. Una NURBS è la rappresentazione matematica che i software, ad esempio i sistemi CAD, usano per creare gli oggetti geometrici, per definirne accuratamente la forma.

[5] https://www.who.int/health-topics/drought#tab=tab_1

[6] https://www.fao.org/land-water/water/drought/droughtandag/en/ 

[7] Blindness and vision impairment (WHO) https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/blindness-and-visual-impairment#:~:text=Key%20facts,has%20yet%20to%20be%20addressed.

[8] https://it.wikipedia.org/wiki/Lega_a_memoria_di_forma