Come il ventilatore di emergenza Rise è stato costruito da zero in 21 giorni in Onshape

Alla fine di marzo 2020, quando gli esperti medici prevedevano una massiccia carenza di ventilatori necessari per i pazienti affetti da COVID-19 (e alcuni piani per lo scenario peggiore prevedevano che gli splitter mettessero più pazienti sullo stesso ventilatore), i funzionari del governo degli Stati Uniti si sono rivolti alla startup di hardware Meter, nell'area di Boston, per chiedere aiuto.

Sebbene la startup fosse in modalità invisibile, ha accettato la sfida di progettare un ventilatore più economico che potesse essere prodotto rapidamente in grandi quantità senza fare affidamento su parti specializzate già molto richieste per i ventilatori esistenti. Secondo il Washington Post, il prezzo dei ventilatori ospedalieri tradizionali può variare da 25.000 a 50.000 dollari per unità.

Il 28 marzo, Meter ha premuto il pulsante di pausa sulla propria azienda e ha spinto l'intero team a costruire il ventilatore di emergenza Rise. Uno dei loro ingegneri aveva una precedente esperienza nella ricerca dei controlli manuali dei rianimatori a sacco, il modo per monitorare accuratamente il flusso d'aria che va dalla sacca ai polmoni del paziente, presso il Massachusetts General Hospital, e altri membri del team avevano una profonda esperienza nella produzione di altri prodotti hardware su larga scala.

Uno degli obiettivi principali del team è stato il miglioramento del monitor e dei sistemi di allarme del ventilatore, consentendo al personale medico di monitorare da remoto più pazienti contemporaneamente tramite dashboard web e avvisi di testo.

Ma la competenza e l'esperienza uniche del team Meter non sono riuscite a prepararli a un ostacolo formidabile. Tutti gli ingegneri sono stati costretti a lavorare a casa dai mandati di accoglienza previsti dalla pandemia.

La collaborazione CAD in tempo reale è stata fondamentale per il successo

Incluso il team principale di Meter composto da una dozzina di ingegneri, circa 50 persone sono state coinvolte nello sviluppo del ventilatore di emergenza Rise. Il team allargato comprendeva esperti di stampa 3D, medici ospedalieri, sviluppatori di software e fabbricanti di lamiere. Non c'è stato un lungo processo di assunzione. Il team si è rapidamente ampliato reclutando amici e colleghi dalle loro reti personali.

«Per molti versi, il nostro processo di sviluppo ha seguito lo stesso approccio che adottiamo di solito, ma abbiamo dovuto comprimerlo in ore anziché giorni e giorni anziché mesi», ricorda Eduardo Torrealba, co-fondatore e CEO di Meter. «Il modo migliore per farlo è stato aumentare la frequenza delle comunicazioni. I singoli contributori effettuavano più check-in giornalieri su Slack e videochat, quindi sollevavamo costantemente domande, individuavamo problemi e li risolvevamo».

«Nei primi sette giorni, avevamo già effettuato due revisioni del progetto meccanico e avviato le stampe 3D delle prime parti durante il fine settimana», aggiunge. «Anch'io ho frequentato un po' la vecchia scuola e durante questo lavoro facevo dalle 50 alle 60 telefonate al giorno. A volte non puoi battere una normale chiamata vocale quando hai bisogno di un feedback immediato».

Per i membri del team di progettazione bloccati nelle proprie abitazioni, la piattaforma di sviluppo prodotti Onshape **cloud-native** di PTC, che consente a più persone di lavorare contemporaneamente insieme sullo stesso modello CAD online, era essenziale per la collaborazione. I colleghi che utilizzano Onshape possono fornire istantaneamente un feedback sul lavoro degli altri con la stessa facilità con cui fanno un commento in Google Docs o sui social media.

«Il fatto che lo strumento fosse sempre attivo era molto importante per noi. Abbiamo effettuato diverse Design Review su Zoom con 8 o 10 persone e qualcuno ha condiviso il proprio schermo mentre manipolava il modello», afferma Torrealba. «Se qualcuno aveva una domanda non doveva semplicemente dire: 'Okay. Girala. Fatelo girare. Fate questo Fatelo». Potrebbero essere nell'area di lavoro con il progettista ed evidenziare le cose e apportare modifiche in un modo molto più collaborativo di quanto abbia mai visto con qualsiasi altra piattaforma CAD».

Per condividere i progetti con partner esterni, come gli esperti di fabbricazione della lamiera di Prototek, il team di Rise si è affidato alla funzione Sharing di Onshape, che consente ai team di concedere l'accesso immediato ai collaboratori con diversi livelli di autorizzazioni. I partner possono visualizzare, modificare o commentare i progetti in un browser Web senza dover scaricare o installare software speciali.

«Onshape è stato incredibilmente prezioso per noi», aggiunge Torrealba. «Ci stavamo muovendo troppo velocemente per gestire l'invio di file via e-mail o la configurazione dei server e molte altre cose che avremmo dovuto fare per avere lo stesso livello di collaborazione se avessimo utilizzato altri pacchetti CAD».

Controllo della versione: 6 iterazioni di progetto in 3 settimane

Il ventilatore di emergenza Rise è stato sottoposto a sei iterazioni di progetto in tre settimane, l'equivalente dell'introduzione di una nuova versione migliorata ogni 3,5 giorni. Con la gestione dei dati in tempo reale di Onshape, tutti i membri del team di progettazione possono vedere i cambiamenti in tempo reale. Una cronologia completa delle modifiche tiene traccia di chi ha apportato le modifiche e quando, se lo si desidera, consente ai team di tornare istantaneamente a qualsiasi stato precedente del progetto.

Torrealba afferma che Onshape ha dato al team di Rise la certezza di lavorare sempre all'ultima versione del loro progetto, riducendo significativamente la probabilità di errori di produzione.

«Non abbiamo mai ricevuto alcun progetto rilasciato a un produttore che fosse la revisione sbagliata», ricorda. «È enorme. In ogni singola fase della fase di prototipazione, tutte le parti corrispondevano ed erano la versione giusta. Penso al vecchio mondo del CAD, dove si finisce per esportare file compressi e tutte queste cose folli. Invii la cosa sbagliata e metà delle tue parti non si adattano».

«Mi è successo con quasi tutti i prodotti che ho mai costruito. Quindi questa è la prima volta per noi. È stato fantastico vedere Onshape aiutarci a fornire un progetto così semplificato», aggiunge Torrealba.

Creare una catena di fornitura più resiliente

Uno degli obiettivi più importanti del progetto Rise Emergency Ventilator è stato quello di non compromettere le catene di approvvigionamento mediche esistenti, già sottoposte a forti pressioni da diversi stati degli Stati Uniti in competizione per le stesse risorse. Di conseguenza, il progetto è stato creato con altri componenti facilmente disponibili non destinati all'uso medico specializzato.

L'obiettivo era consentire a qualsiasi fabbrica in grado di produrre elettrodomestici di consumo di costruire rapidamente decine di migliaia di ventilatori su richiesta.

Nei primi giorni della prototipazione, il team di Rise si è affidato alla stampa 3D in metallo di Desktop Metal per realizzare parti standard pronte all'uso che non erano immediatamente disponibili a causa di problemi della catena di approvvigionamento.

«In realtà abbiamo stampato parti che avevamo ordinato anche ai fornitori, ma sapevamo che le avremmo ottenute dalla stampante 3D in metallo 24 o 48 ore più velocemente a causa dell'interruzione delle reti logistiche», afferma Torrealba.

«Normalmente, non avrei mai avuto così tanti problemi per risparmiare 24 o 48 ore, ma con la velocità a cui ci stiamo muovendo, è stato un grosso problema. A causa del COVID, abbiamo ricevuto diversi elementi in ritardo che abbiamo ordinato da fornitori molto affidabili con cui lavoriamo continuamente. Dicevano che consegnavano domani e poi lo dicevano per i successivi tre giorni consecutivi. Avere l'affidabilità della stampa 3D in metallo è stato incredibilmente importante per noi durante le nostre fasi di prototipazione», aggiunge.

A parte i problemi della catena di approvvigionamento, anche la disponibilità a livello di team a sacrificare il sonno è stata fondamentale per il successo.

«Alla fine, la maggior parte di noi aveva lavorato tre settimane consecutive di 120 ore, il che non è sostenibile per molto tempo», osserva Torrealba. «Ma in un momento di crisi, se è necessario che ciò accada, è stato gratificante vedere il nostro team farsi avanti e farlo».

Il ventilatore di emergenza Rise è stato sviluppato in collaborazione con una coalizione di partner sanitari e tecnologici, tra cui PTC, Desktop Metal, CANCAN, Rigado, Formlabs, Prototek, FATHOM, Tulip, Precision Graphics e CircuitHub.