La start-up Medtech annusa il profumo del successo con la fabbricazione additiva

OVR Technology ricorre alla stampa 3D Multi Jet Fusion di Protolabs per rivoluzionare l'esperienza di realtà virtuale

L'olfatto è forse il senso più primordiale ed evocativo, capace di innescare memoria ed emozioni: immaginate l'odore di un bambino appena nato o la brezza che soffia tra gli abeti su un sentiero nel bosco. L'olfatto è l'unico senso direttamente collegato all'area del cervello che gestisce memoria ed emozioni, facendone un potente strumento capace di influenzare le capacità cognitive e il comportamento.

La mission della start-up OVR Technology è proprio quella di coniugare questo senso fondamentale con una tecnologia di realtà virtuale (VR) in rapida evoluzione.

Il suo pionieristico prodotto è l'OX1, un dispositivo brevettato, leggero e wireless, che si fissa sulla parte inferiore del visore VR. Per intensificare l'immersività e l'autenticità dell'esperienza VR, l'OX1 emette scariche microscopiche di pochi millisecondi di diversi liquidi profumati in una piccola area sotto il naso dell'utente. L'acronimo OVR che dà nome all'azienda sta per "Olfactory Virtual Reality", realtà virtuale olfattiva.

"L'ottimizzazione del progetto richiede quelle caratteristiche di flessibilità per un rapido adattamento offerte dalla Multi Jet Fusion, una delle tecnologie di stampa di livello industriale disponibili alla Protolabs", ha detto Erik Cooper, responsabile di progetto e co-fondatore di OVR Technology. Come spiega Cooper, inizialmente OVR Technology si è concentrata su applicazioni sanitarie, formative e di addestramento in un momento in cui la tecnologia VR sta diventando più veloce, più economica, più accessibile e, di conseguenza, sempre più diffusa sul mercato sanitario.

Cooper osserva che in ambito clinico la risorsa della VR viene già utilizzata nelle terapie immersive a supporto dei veterani affetti da disturbo da stress post traumatico (PTSD), che vengono esposti agli odori legati alla guerra per aiutarli a rivivere e rielaborare le esperienze traumatiche. Come ha indicato Aaron Visniewski, CEO di OVR, in un recente intervento ai TED talks, più di due terzi dei pazienti con PTSD, sottoposti a questa terapia nell'ambito del programma della University of Central Florida, non hanno più manifestato sintomi.

Cooper ha aggiunto che, oltre all'assistenza sanitaria, OVR Technology sta guardando ad altri mercati potenziali come l'addestramento, la formazione, l'intrattenimento, le esperienze immersive tra cui i giochi, come pure i documentari 4D con esperienza olfattiva. "Volevamo iniziare dal settore dell'assistenza sanitaria e dal fiorente mercato delle terapie digitali", ha detto Cooper.

Un dispositivo innovativo necessita di flessibilità nelle iterazioni di progetto

"Una delle sfide principali che OVR Technology deve affrontare è lo sviluppo di un prodotto mai esistito prima, in concreto di un dispositivo che emette scariche microscopiche di molecole di odore", ha aggiunto Cooper.

L'OX1 emette gli odori in risposta a un'interfaccia di programmazione dell'applicazione Architecture of Scent (API), che permette ai progettisti di assegnare parametri agli odori degli oggetti nell'ambiente di VR. Ad esempio, un oggetto privo di odore se tenuto in mano, produrrà un odore più forte quando l'utente lo avvicina al viso. Se soffia una brezza virtuale, l'utente rileverà l'odore di un oggetto se si trova sottovento, ma non lo sentirà più se si sposterà sopravento.

IN BREVE...

La sfida

OVR Technology aveva bisogno di una soluzione economica di prototipazione e di produzione in piccoli lotti per portare sul mercato il suo dispositivo brevettato di emissione di odori OX1.

La soluzione

L'azienda ha usato il processo Multi Jet Fusion (MJF) di Protolabs, sfruttandone le proprietà meccaniche e i vantaggi in termini di costi, per stampare prototipi in 3D e componenti in piccoli volumi prima di scalare la produzione con altri metodi convenzionali.

Il risultato

L'OX1 è stato utilizzato in applicazioni cliniche, mentre l'azienda ha utilizzato i pezzi fabbricati tramite MJF per innovare il progetto e produrre piccoli lotti. OVR è stata in grado di consegnare i dispositivi ai medici prima del previsto, pur continuando a cambiare il design senza dover sostenere costi di attrezzaggi e modifiche.

Cooper spiega che il dispositivo include una ventola per eliminare le molecole dell'odore, ma il materiale di costruzione deve essere abbastanza levigato da impedirne l'intrappolamento. Per effettuare i test, il materiale deve essere il più simile possibile a quello utilizzato per i pezzi finali.

Inoltre, il design dell'OX1 deve riuscire a interagire con la tecnologia VR che continua a cambiare e migliorare velocemente a mano a mano che se ne diffonde l'adozione, ha aggiunto Cooper. La flessibilità nei processi di progettazione e di sviluppo, insieme alla capacità di modificare rapidamente la forma, risulta essenziale sia ora che in previsione dei prossimi sviluppi della realtà virtuale.

"Il processo FDM non funzionava per i tipi di geometria necessari. Le molecole di profumo si incastravano nelle piccole scanalature create dal processo FDM, rendendo impossibile la pulizia completa dell'alloggiamento."
OVR OX1 Virtual Reality Product
L'OX1 di OVR Technology è un dispositivo wireless brevettato che si aggancia alla parte inferiore di un display VR.

Cooper e Matt Flego, direttore tecnico di OVR Technology, hanno realizzato diversi prototipi di scocche con una stampante 3D FDM (Fused Deposition Modelling), ma senza riuscire a ottenere i risultati desiderati per i tipi di geometrie di cui avevano bisogno. Le molecole di odore si inserivano nelle piccole scanalature generate dal processo FDM, impedendone la rimozione completa dalla scocca.

Il team di OVR ha provato quindi a utilizzare un altro processo di stampa 3D di livello industriale disponibile internamente, la stereolitografia (SLA). Ma il materiale non era abbastanza robusto e la finitura non era abbastanza simile a quella di un pezzo stampato di uso finale.

La tecnologia Multi Jet Fusion supera il test olfattivo

La tecnologia Multi Jet Fusion di Protolabs ha dato a Cooper la flessibilità di cambiare rapidamente la forma e di soddisfare i requisiti di robustezza e finitura del pezzo finale. I tempi di consegna e i prezzi di Protolabs lo hanno conquistato, mentre gli strumenti istantanei di analisi di fattibilità e di preventivazione hanno facilitato il processo, a partire dalla sua esperienza con i pezzi precedenti.

"Protolabs ci ha aiutato con componenti in nylon di altissima qualità fabbricati con la stampante HP Multi Jet Fusion", ha detto Cooper,

che ha anche apprezzato la durata nel tempo dei pezzi in MJF. "Utilizzeremo questa tecnologia per effettuare i test necessari se, come sembra, ci dedicheremo ad applicazioni in campo militare", ha proseguito Cooper. "Dovremo eseguire prove di caduta, test elettromagnetici. Il materiale dovrà essere abbastanza simile a quello dei pezzi di uso finale e la tecnologia Multi Jet Fusion è in grado di darci proprio questo".

Sapere che Protolabs può fornire in pochi giorni pezzi praticamente fabbricati on-demand aiuta la start-up a prescindere dall'allestimento di grandi scorte di magazzino, supportando ulteriormente la rapida innovazione del design.

OVR 3D-printed Attachment
OVR ha utilizzato il processo di produzione additiva Multi Jet Fusion di Protolabs per stampare in 3D i prototipi e le parti di basso volume per l'OX1.

Tecnologia MJF per la produzione in piccoli lotti

Oltre alla prototipazione, OVR prevede di utilizzare la MJF durante la fase di beta testing dell'OX1. Generalmente Cooper ordina pezzi per 10 dispositivi alla volta, mentre l'azienda lavora con i primi utilizzatori e gli influencer per convalidare ulteriormente la tecnologia.

Ritiene che il dispositivo potrebbe essere disponibile in commercio al più tardi entro l'anno prossimo. A quel punto potrebbe essere conveniente passare allo stampaggio a iniezione, più indicato per la produzione di lotti da 10.000 pezzi. Cooper ha spiegato che la decisione di optare per lo stampaggio dipenderà dai traguardi raggiunti dall'azienda e dalla domanda, anche se ha aggiunto che una volta che OVR supererà la quota di 2.000 dispositivi l'anno, "passeremo sicuramente allo stampaggio. A quel punto, la fase di iterazione e sviluppo del progetto di questa versione sarà conclusa".

Fino ad allora, Cooper si conformerà con lotti di produzione MJF di 1.000 unità. Con un volume così ridotto la spesa degli attrezzaggi per lo stampaggio a iniezione non sarebbe giustificata e, inoltre, sarebbero necessari da quattro a cinque stampi diversi per il dispositivo. È vero che gli stampi possono essere cambiati, ma è probabile che il design dell'OX1 subisca delle modifiche importanti durante il suo sviluppo.

OVR Technology sta valutando opzioni che permetterebbero all'azienda di sostituire i dispositivi quando verranno lanciati nuovi modelli, riprendendo i vecchi modelli per riciclarli e ricondizionarli. "Avanziamo costantemente nella R&S e nel miglioramento dei processi", ha dichiarato Cooper. "È molto più facile mantenere agilità e flessibilità continuando a utilizzare la tecnologia additiva. Non possiamo fermarci proprio adesso".

OVR ha utilizzato il processo di fabbricazione additiva Multi Jet Fusion di Protolabs per stampare in 3D prototipi e piccoli lotti di componenti di uso finale per l'OX1.

L'OX1 di OVR Technology è un dispositivo wireless brevettato che si fissa sulla parte inferiore del visore VR.