• complex shapes
• compliance
• conformità
• forme complesse
• jamming
• jamming
• modelli planare e cilindrico
• planar and cylindrical models
• polso
• pressione
• pressure
• rigidezza
• stiffness
• vacuum
• vuoto
• wrist

Gli infortuni alla mano sono tra i più frequenti in ambienti lavorativi, con il rischio di danneggiamento di ossa e tendini e la necessità di indossare ortesi. Le attuali ortesi sono realizzate con anime rigide, poco adattabili all’anatomia, o con materiali termoformabili, non reversibili. Lo scopo di questa tesi è presentare una tecnologia alternativa per la realizzazione di un’ortesi di polso con buona rigidezza, elevata indossabilità e reversibilità. In questa tesi viene presentato un design alternativo di tecnologia layer jamming, denominata warping mesh layer jamming (WMLJ). Il layer jamming descrive la variazione delle proprietà meccaniche di una struttura in seguito all’applicazione di una pressione di vuoto. La particolarità della struttura WMLJ è la sua composizione in strati di elementi a forma di stella, inseriti all’interno di membrane elastiche siliconiche. La forma a stella dei singoli elementi permette alla struttura di conformarsi a superfici complesse. Diverse strutture di WMLJ in termini di spessore e geometria sono state caratterizzate sperimentalmente per quantificarne le proprietà meccaniche. Modelli analitici approssimati sono stati creati partendo dalle formulazioni disponibili in letteratura per descrivere le prestazioni del WMLJ in funzione dei parametri geometrici e di materiale, e confrontati con i dati sperimentali. I risultati sono infine discussi in termini di possibili applicazioni in uno scenario clinico.

Hand injuries are among the most reported injuries in working environments, resulting in bone and tendon damage, and the consequent need of orthoses. Current orthoses are made with rigid composites, which are not compliant to the anatomy, or with thermoformable materials, which are not reversible. The aim of this thesis is to present an alternative technology for the fabrication of a wrist orthosis with high wearability and reversibility. In this thesis, an alternative design of layer jamming technology, called warping mesh layer jamming (WMLJ), is presented. Layer jamming describes the change in the mechanical properties of a structure following the application of vacuum pressure. The peculiarity of the WMLJ structure is its composition in layers of star-shaped elements, inserted inside elastic silicone membranes. The star shape of the elements allows the structure to comply with complex surfaces. Several WMLJ structures in terms of thickness and geometry have been characterised experimentally to quantify their mechanical properties. Approximate analytical models were created from formulations available in the literature to describe the performance of the WMLJ as a function of geometric and material parameters and compared with experimental data. Finally, the results are discussed in terms of possible applications in a clinical scenario.