En Alabama Teen 3D-trykt en fot slik at en såret marine kunne snowboard

I løpet av et år gikk 17-åringen Ashley Kimbel fra å være en vanlig tenåring på Grissom High School i Alabama til en helt for en pensjonert Marine. Da den spirende ingeniøren møtte Kendall Bane, en 26-årig som ble kritisk skadet i Afghanistan, kunne hun ikke ignorere måten hans funksjonshemning forlot ham ute av stand til å snøbrett og terrengsykkel uten å skade hans protese. Raskt mastering av et nytt 3D-modelleringsprogram, hun bygget ham en ny fot som la ham forfølge aktivitetene han elsket.

Kimbel brukte Siemens Solid Edge datamaskinstøttet designprogramvare til å skissere ideen sin, tilpasse den til Bane's behov, 3D skrive ut sine modeller og samle det ved å bruke det meste karbonfiber fra skolelaboratoriet.

"Jeg elsket å gjøre dette," forteller hun Omvendt. "Jeg elsket å bruke Solid Edge og komme på jobb på dette slik at det ikke føltes som et arbeid eller et prosjekt. Jeg kom inn og det var noe gøy å gjøre, så å finne noe moro som du er lidenskapelig om, er det viktigste."

Etter å ha gått, hadde Bane funnet seg ute av stand til å snøbrett og terrengsykkel uten å tråkke seg ut eller skade protesen. Han har omtrent et halvt dusin forskjellige typer prostetiske føtter hver for forskjellige aktiviteter, som en som kan pekes som en ballerinas fot for svømming og en annen C-formet for sprinting. Men han hadde hatt problemer med å finne den perfekte balansen mellom styrke og vekt for sine to favorittutendørsaktiviteter.

"Jeg har brutt flere meter på å prøve å snowboard eller prøve å sykle på dem," sa han. "Jeg fortalte protesen min at jeg ville ha en fot som kunne overleve veldig stor innvirkning, men det han ga meg var veldig tungt. Selv om det er et par pounds tyngre enn min vanlige fot, og det er nok til å trette deg ut mye i løpet av en dag."

Frustrert, diskutert Bane problemet med sin bror Devon, som nettopp skjedde for å være mentor for GreenpowerUSA, et etterskoleprogram med fokus på elbilteknikk som Kimbel deltok i. Devon satte de to i kontakt, og resten er historie.

Kimbel startet ved å nesten teste Bane's originale protes, Versa Foot, en kraftig fot som veide to og en halv kilo - litt for tung til å være nyttig. Denne digitale tvillingen tillot henne å justere den opprinnelige foten for å visualisere hvilke deler som kan kuttes ned eller barberes av for å redusere vekten. Til slutt reduserer Kimbels design vekten til bare mer enn to pund.

Hun måtte bare teste en håndfull modeller før hun og Bane bestemte seg for at de hadde noe verdt å teste fysisk. På det tidspunktet, sier hun, ting ble litt rotete.

Hun 3D-trykte formen for den omarbeidede protesen og begynte prosessen med å fylle den inn med karbonfiber, harpiks og et høymotstandsmateriale kalt ultem, som brukes til å lage fly og rakettdeler. Men etter to mislykkede forsøk og en funksjonsfylt trykkovn var Kimbel endelig i stand til å kaste foten.

"Vi bestemte oss for å bare gjøre en våt oppsetting, som er når du legger tørr karbonfiber mellom to plastplast du piller harpiksen på den," sa hun. "Det er veldig vått og klebrig og ganske grovt, men det viste seg bra."

Etter å ha festet foten til en rustfritt stålpylon som ville tillate Bane enkelt å bytte ut foten, var det på tide å teste. De første øyeblikkene var nervepirrende for Kimbel, som var redd for at noe kunne snappe eller knuse løs og føre til at Bane skulle reise eller falle. Men etter en rolig spasertest og en mer intens kjøretest, hadde hun designet bevist robust nok til å la Bane begynne å snowboard og sykle på fjellet igjen.

Som enhver god ingeniør sier Kimbel det er rom for forbedring. Hun ønsket opprinnelig at den redesignede foten var nærmere 1,7 pund, noe hun mener er fortsatt mulig ved å lime ned på noen få steder, som toppen av foten, og bytte det indre stempelet til en lettere komponent. Men for nå er det ingen planer for en andre versjon, og Bane er fornøyd med resultatet.

Kimbel starter sitt første år med høgskole snart ved Universitetet i Alabama i Birmingham, hvor hun håper å kombinere sin kjærlighet til medisin med sin nyskapte lidenskap for engineering. Men i stedet for proteser, ønsker hun å ta de ferdighetene hun lærte fra GreenpowerUSA, for å spesialisere seg i noe enda mer cutting edge.

"Jeg vet ikke om å gjøre proteser, men jeg vil definitivt inkorporere biomedisinsk prosjektering og 3D-utskrift i min fremtidige karriere," sa Kimbel. "Å være i forkant av medisin, kanskje 3D-trykte organer - Jeg synes det er veldig kult og hvor jeg sikter mot å gå."