Ventspils Augstskola sadabībā ar partneriem ir īstenojusi pētniecības projektu Darbības programmas “Izaugsme un nodarbinātība” 1.2.1. specifiskā atbalsta mērķa “Palielināt privātā sektora investīcijas P&A” 1.2.1.1. pasākuma “Atbalsts jaunu produktu un tehnoloģiju izstrādei kompetences centru ietvaros” otrās projektu iesniegumu atlases kārtas ietvaros.

Projekta Nr. 1.2.1.1./16/A/005

Pētījuma numurs un nosaukums: Nr.26 “Protēžu drukāšanai pielāgots eksperimentāls 3D printeris ar integrētu programmnodrošinājumu”

Pētījuma mērķis

Pētniecības projekta mērķis ir veikt tehnisko priekšizpēti, definēt precīzas prasības programmatūras funkcionalitātei un izstrādāt un testēt protēžu drukāšanai pielāgotu eksperimentālu 3D printeri ar integrētu programmnodrošinājumu.

Pētījums īstenots Viedo materiālu un tehnoloģiju kompetences centra ietvaros.

Informācija par kompetences centru:

Pētījumi tiek īstenoti projekta Viedo materiālu un tehnoloģiju Kompetences centrs ietvaros.

Kompetences centra mērķis ir atbalstīt vismaz 20 pētījumus atbilstoši definētajiem pētniecības virzieniem, attīstot jaunus produktus un tehnoloģijas nozarē un ieviešot tās ražošanā, tādējādi veicinot pētniecības un rūpniecības sektora sadarbību, kā arī nozares komersantu konkurētspējas paaugstināšanu.

Projekts tiek īstenots Latvijas viedās specializācijas stratēģijas jomā – “Viedie materiāli, tehnoloģijas un inženiersistēmas”, apakšjomā – “Viedie materiāli”.

Projekts tiek īstenots no 2016. gada 1. septembra līdz 2018. gada 31. decembrim.

Kopējais ERAF atbalsta apjoms projektam sastāda 3 206 250 EUR.

Sīkāka informācija: https://vmtkc.lv/ un https://vmtkc.lv/portfolio/26-protezu-drukasanai-pielagots-eksperimentals-3d-printeris-ar-integretu-programmnodrosinajumu/.

Projekta rezultāts

Sasniegtais projekta rezultāts ir izstrādāts un testēts protēžu drukāšanai pielāgots eksperimentāls 3D printeris ar integrētu programmnodrošinājumu, kas izstrādāts atbilstoši projekta īstenošanas laikā definētajām prasībām, nodrošinot produkta izstrādes atbilstību TRL7

Rezultāti prezentēti un apstiprināti projekta uzraudzības padomes sēdē 14.01.2019.

Pētijuma īstenotāji/partneri: SIA Baltic3d.EU, SIA Custom3D Tech un Ventspils Augstskola.

Pētījuma realizācijas periods: 01.09.2017. – 31.12.2018.

Ventspils Augstoskola veiktās darbības pētījuma mērķa sasniegšanai:

Darbu veiksmīgai izpildei sākotnēji tika nodefinētas galvenās problēmas, ar kurām saskaras kājas 3D skanējumu režģu apstrādātāji. Kā galvenās problēmas tika identificēti režģi, kuri 3D skanējuma rezultātā ir ar caurumiem, dublicētām un atdalītām, un krustojošām artifakta virsmām un atvērumiem, kājas mēroga pārbaude, skanējuma virsmas kvalitātes noteikšana, kā arī materiāla pievienošana skanējuma režģim.

Tika veikta analīze salīdzinot pieejamās bibliotēkas režģu apstrādei un izvēlēts visoptimālākais risinājums. Pēc tam tika apskatītas metodes, lai izvēlētos piemērotāko risinājumu kājas automātiskai novietošanai iepriekš definētā koordināšu sistēmā.

No saņemtajiem kāju režģiem tika aprēķināts pēdas šablons tālāko uzdevumu kvalitatīvai izpildei, izveidots prototips turpmāku šablonu veidošanai. Tika izveidots prototips kājas pozicionēšanai kā arī pēc tam procedūra tika sagatavota implementēšanai. Tāpat tika izpētītas metodes, lai veiktu virsmas pieskaņošanu šablonam bez virsmas deformācijas un būtu iespējams detektēt iepriekš nodefinētus vispārīgus apgabalus konkrētā kājas režģī.

Tika izstrādāti kritēriji, kas nosaka skanējuma režģa kvalitāti pārbaudes metrikas un to automātisku noteikšanu/aprēķināšanu no 3D skanējuma režģa. Izveidots prototips un procedūra sagatavota implementēšanai automātiskai skanējuma režģa kvalitātes noteikšanai un cauru fragmentu aizvēršanai. Izveidots prototips un implementācijai sagatavota arī dublikātu virsmu noteikšana un novēršana režģī.

Tika eksperimentāli noteikts praktiski pielietojamākais un objektīvākais paņēmiens skanējuma mēroga pārbaudei. Režģa izmēra noteikšanai tika sagatavota procedūra implementēšanai.

Tika izvērtētas un pārbaudītas vairākas metodes kājas apgabalu mākslīgai deformēšanai, izvēlēts viens risinājums – RSE-ARAP [Z. Levi & C. Gotsman, 2013, Smooth Rotation Enhanced As-Rigid-As-Possible Mesh Animation, IEEE Trans Vis Comput Graph. ]

Izpētītas un pārbaudītas vairākas metodes materiāla pielikšanai kājas režģī, lai simulētu mediķu darba daļu, kur kājas atlējums tiek sagatavots, lai kontrolētu ortozes spiedienu uz konkrētiem kājas apgabaliem. Tika apskatītas trīs metodes:

1. Planāru režģa “uzpūšanas” metodi, [Baran, I., & Lehtinen, J. Notes on Inflating Curves.]
   
2. Virsmas modelēšana izmantojot FEM [Jacobson, A., Tosun, E., Sorkine, O., & Zorin, D. (2010, July). Mixed finite elements for variational surface modeling. In Computer graphics forum (Vol. 29, No. 5, pp. 1565-1574). Blackwell Publishing Ltd.]
   
3. Virsmas rigid transformācijas metodes [Sorkine, O., & Alexa, M. (2007, July). As-rigid-as-possible surface modeling. In Symposium on Geometry processing(Vol. 4, p. 30).]
   

Tika izveidots prototips, lai pievienotu vai noņemtu materiālu konkrētos režģa apgabalos.

Pētījuma kopējais finansējums:

Attiecināmās izmaksas: 167 978,69 EUR EUR, t.sk: ERAF atbalsts: 114 686,15 EUR

Kontakti:

Projekta vadītājs – Ventspils Augstskolas Viedo tehnoloģiju pētniecības centra vadošais pētnieks Jānis Hofmanis janis.hofmanis@venta.lv

Ventspils Augstskolas Viedo tehnoloģiju pētniecības centra pētnieks – Vairis Caune vairis.caune@venta.lv

Projekta koordinators – Ventspils Augstskolas galvenais ekonomists Jānis Sliece