„Dobrý den, pane Tichý, máme problém. Trochu jsme si neuvědomili, že by to mohla pumpa odnést, Matěj si ji nesundal a teď je na hadry. Potřebujeme to vyřešit.“
Tohle nechcete od vedoucího tábora slyšet v půlce července, uprostřed dovolenkové sezóny, v sobotu v 7:30. A ještě spíš to nechtějí slyšet zaměstnanci distributora. Slyšeli to stejně jako já a stejně jako já udělali vše pro to, abychom to zachránili a obří dík jim. Ale asi se shodneme: Lepší tomu předcházet, proto letos to bude jinak.
Upozornění: Veškeré materiály zde uveřejněné jsou jen a výhradně pro nekomerční použití. Cílem je udělat život diabetikům dostupnější, nikoliv na nich vydělávat. Využijete-li jakoukoliv část, nápad či cokoliv jiného z této stránky, buďte slušní, nevydělávejte na tom a uvádějte mě jako zdroj.
Problém
Tohle je inzulínová pumpa Tandem t:slim X2, kterou syn s diabetem 1. typu používá 24 hodin denně, 7 dní v týdnu. Díky ní a její technologii Control IQ může žít skoro jako zdravý člověk. Je jednoduchá na použití díky jejímu dotykovému displeji. Její přednost je ale její slabinou. Může totiž při náročnějších aktivitách dostat ránu do displeje a dopadnout takto:
Omezovat aktivity kvůli nemocem a technologiím je velká škoda. Zvlášť, když jsme s pumpou maximálně spokojeni, co se kompenzace diabetu týče. Proto místo hledání jiné technologie jsme začali hledat jiné způsoby, jak pumpu ochránit.
3D tisk nám už na diabetických potřebách mnoho peněz ušetřil. Kryty na senzory zabránily jejich stržení, tudíž jsme je tolik nemuseli pořizovat za své „do foroty“, ale mohli využívat jen to, co nám pojišťovna dala (ta je hradí PŘESNĚ na rok, jakýkoliv při sportu stržený senzor = smůla, 1500 z vlastní kapsy… dáme rádi, ale chápeme se, že?). Dalším nápadem tedy bylo vymyslet, jak ochránit 3D tiskem právě pumpu. Ne na běžný kažodenní život, ale na výjimečné situace. Nikoliv kvůli penězům (tam je to super z pohledu přístupu distributora), ale především kvůli starostem. Když se rozbije, máte možnost získat novou, ale ty starosti s tím.
Na internetu najdete v tiskařské komunitě nějaké materiály – obyčejné obaly na opasek, pořadače, záslepky atp. Ale nenašel jsem žádný opravdu odolný obal. Nic, co by chránilo pumpu kompletně.
Nezbývalo, než něco vytvořit sám.
A tato stránka je právě o tomto procesu vzniku a ladění. První model totiž neznamená finální řešení. Bude se vyvíjet na základě zkušenosti atp. A protože se jedná o pomůcku, která „zachraňuje“, bude zde volně ke stažení vč veškerého postupu, zdrojových dat jednotlivých verzí atp.
Upozornění: Nejsem technik, nejsem profík, nejsem konstruktér. Je to vše jen mé hobby a pracuji stylem „účel světí prostředky“. Neřeším krásu výkresu, řeším funkčnost konečného výrobku. Určitě se najde dost z postupu, kde jsem mohl zvolit jiný a lepší přístup, co jsem udělal na prasáka a mohlo by být lepší… Proto mě neváhejte s vylepšeními kontaktovat na pumpa@ondrejtichy.cz a společně můžeme model vylepšovat.
Hledání řešení
Prvním krokem bylo vytvoření dummy modelu, který bude sloužit jednak na testování, ale také ve Fusion 360 jako základ pro „kopyto“. Prvek, který tedy bude zdrojem veškerého uvažování, modelování a testování.
S „kopytem v ruce“ už si můžete hrát líp než s pumou.
Zároveň bylo třeba si říci účel: Co všechno má kryt chránit?
Protože už jde pumpa ovládat i z telefonu, kde v aplikaci Tandem t:slim Mobile App vidíte vše, co na pumpě, můžete posílat bolusy atp., na krátkodobou ochranu můžeme uvažovat kryt, který zakryje celou pumpu vč displeje (až na hadičku). Protože právě pro ochranu displeje to děláme, že. Zároveň padlo rozhodnutí: tento obal NEBUDE určen pro dlouhodobé nošení – každý otvor snižuje strukturální pevnost. Není tam tedy otvor na tlačítko, není tam otvor ani na nabíjení. To vše je uvažováno mimo tento obal. Stejně nenabíjíte atp. během sportu / zážitků. Jen je třeba dávat bacha, aby se do pouzdra dostával vdzuch, protože pumpa má v sobě barometrické vyrovnávání tlaku. Musí tedy mít přístup ke venkovnímu tlaku vzduchu a nesmí být úplně hermeticky uzavřená.
S tím souvisí také výběr materiálu. TPU nepřipadá v úvahu, protože i „déčkové“ TPU moc přuží. Při pádu / zásahu do místa displeje propruží tak moc, že displej neochrání. Filamenty s příměsí uhlíkového vlákna či skelného vlákna zní krásně, nicméně jsou křehčí. My potřebujeme filament, který bude tvrdý a při nárazu se nerozletí na nekonečně kousků. Takže škrtáme i obyčejné PLA – materiál nejjednodušší k tisku, ale opět trpící jednak slabší adhezí vrstev, jednak také relativní křehkostí – při nárazu popraská. Optimální z běžnějších materiálů, byť náročnější na tisk, jsou ASA a ABS. Ty se totiž při nárazu spíše zkroutí než aby se rozletěly na x kousků.
Zároveň je třeba zachovat její orientaci – displej nemá mířit do těla, ale ven. Anténa na Bluetooth je totiž pod displejem a natočení pumpy směrem do těla brání příjmu signálu. Je tedy třeba uvažovat i v kontextu, jak pumpu uchránit nejen před externím prostředím, ale také před obalem samotným, kdyby došlo k nárazu směrem do místa displeje.
První vzorek
Z dummy se pak vytvořil první testfit na otestování tolerancí. Plast je totiž tvrdý a potřebujeme mít prostor pro vložení prvků tlumení nárazů. Zároveň před displejem musí být trochu volného místa, aby nakonec při pádu nerozbil pumpu sám obal. V případě těsného obalu by totiž náraz do obalu byl vlastně nárazem přímo do pumpy.
Trochu jsem upravil tolerance – přidal především před displejem – a začal dodělávat zbytek těla. Design prvního modelu má tolerance na šířku vydatnější, na výšku ok a před displejem cca 1,5 mm. To by dle testů na PLA mohlo stačit.
Druhým úkolem bylo vymyslet dostatečně robustní systém zavírání a úchytu na pásek.
Pásek se provleče celým pouzdrem, nestane se tak, že by se obal z pásku uvolnil. Nápad, který je lehce krolomnější na nasazování, ale trocha nekomfortu není pro diabetiky nic neznámého.
Veškeré panty jsou slabým místem tisků, proto jsem se rozhodl jít cestou více pevnou – místo jednoho tenkého pantu udělat „ouška“ na zatavení závitů na stranách a do víčka zapouzdřit šroubky. Tím se jednak zvolí pevnější typ spojení, jednak v případě manipulace zabrání ztrátě šroubků.
Použitý materiál: inserty M3x3x4.2 a šroubky Stainless (DIN912), M3, 4mm. Výhoda: kdokoliv má sadu imbusů na kolo, může jednoduše šroubovat.
Pro správný tisk a možnost vložení šroubků je třeba víčko tisknout s podpěrami dnem nahoru. Tělo optimálně tiskněte dnem dolů. Sice tak vzniknou podpěry pro úchyt pásku a „ouška“, ale to jsou drobnosti. V místech víčka, kam se vkládají šroubky, je třeba podpěry vymazat, aby se netiskly a samozřejmě ve vrstvě, kdy se má začít tisknout převis přes šroubky, hodit do tisku pauzu a vložit v pauze šroubky do pouzdra (až budu mít za sebou tisk ASA/ABS s potvrzením, že vše fachá i v tomto materiálu, hodím dolů 3MF soubor tisku z Bambulab P2S tiskárny).
Zároveň orientace tisku „na výšku“ je třeba, aby se zabránilo oddělení krytu z opasku. Potřebujeme tah kolmo na tiskové vrstvy.
Testovací tisk obalu se povedl hned na první dobrou. Teda na druhou, víčko jsem musel dát tisknout znovu, protože jsem omylem dal díru na hadičku na špatnou stranu (díru budu také zmenšovat v dalších iteracích). Na vzorování jsem využil Ludicrous speed na tiskárně. Je mi fuk, že nebude tisk třeba pohledově v topu, hlavně vyzkoušet co nejdříve funkčnost.
Absorbci nárazů jsem zatím v testovacím tisku vyřešil velmi po domácku. Odpovídá to vzorování. Šlo mi o tvar, tloušťku a umístění. Vše sedí a je to už jen o přechodu do finální fáze – z prototypu z PLA jít na první verzi konečného produktu z ASA nebo ABS. Jdem na to.
Finální tisk
Z druhého prototypu z PLA jsme si vyzkoušeli ještě „dýchací“ drážku, která pomůže s vyrovnáváním tlaků. Jedná se o zakomponování zpětné vazby distributora, že přecejen by bylo lepší zabezpečit prostor kolem výduchů na pumpě. Rozhodl jsem se tedy udělat tuto drážku napříč celou pumpou. Jen tak pro jistotu. Na základě testů jsem se rozhodl přecejen ještě trochu rozšířit díru na hadičku.
Následoval tisk z ASA. Ten se již povedl fantasticky.
Horší to bylo jen s vystýlkou tlumící nárazy. Použil jsem izolační pěnovou podložku, která se využívá pro sanitární zařízení a funguje bezvadně. Jen jsem ji musel seříznout v pár místech na půlku výšky. Tady jsou zatím rozměry současné verze vystýlky. Malý obdélník je třeba vytřihnout třikrát (2x pro rohy u vstupu a 1x pro víčko), T-tvar pak slouží pro vložení dolů, kde chrání displej zpředu a pumpu z boků a spodku:
Finální výrobek pak vypadá následovně:
Otestovali jsme PLA na odolnost. Povolilo až při třetí ráně kladivem. Ale to bylo jen jednoduché vzorování s „dutou výplní“. ASA má stěny kompletně vyplněné a tiskne se ve vyšších teplotách, takže se do sebe více „vtaví“ a drží lépe. Obal vydržel 9 ran kladivem a dokonce i pád z pátého poschodí.
První iterace je u konce. Proto dole je v odkaze i 3MF soubor pro tisk z ASA.
Soubory ke stažení:
Veškeré tiskové soubory najdete ke stažení zde.
Pro tvoru byl využitý nástroj Fusion 360 v nekomerční licenci pro osobní použití.