وفقًا لإحصاءات منظمة الصحة العالمية، يحتاج عشرات الملايين من الناس حول العالم إلى أطراف اصطناعية. ومن المتوقع أن يتضاعف هذا العدد بحلول عام ٢٠٥٠. وحسب البلد والفئة العمرية، فإن ٧٠٪ من الذين يحتاجون إلى أطراف اصطناعية هم من مبتوري الأطراف السفلية. حاليًا، لا تتوفر الأطراف الاصطناعية المركبة عالية الجودة والمقواة بالألياف لمعظم مبتوري الأطراف السفلية نظرًا لارتفاع تكلفتها المرتبطة بعملية تصنيعها اليدوية المعقدة. تُصنع معظم أطراف القدم الاصطناعية المصنوعة من البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP) يدويًا عن طريق وضع طبقات متعددة منمادة مسبقة التشريبفي قالب، ثم المعالجة في خزان الضغط الساخن، يليه التشذيب والطحن، وهي عملية يدوية باهظة الثمن.
مع التقدم التكنولوجي، من المتوقع أن يُسهم إدخال معدات التصنيع الآلي للمركبات في خفض التكلفة بشكل ملحوظ. تُحدث تقنية لف الألياف، وهي عملية تصنيع رئيسية للمركبات، تغييرًا جذريًا في طريقة إنتاج الأطراف الاصطناعية المركبة عالية الأداء، مما يجعلها أكثر كفاءةً واقتصادًا.
ما هي تقنية لف الألياف؟
لف الألياف هي عملية تُلف فيها ألياف متصلة على قالب دوار أو عمود. يمكن استخدام هذه الأليافمواد مسبقة التشريبمشبعة مسبقًا بـالراتنجأو مشبعة بـالراتنجأثناء عملية اللف. تُلف الألياف في مسارات وزوايا محددة لتلبية شروط التشوه والقوة التي يتطلبها التصميم. في النهاية، يُعالَج الهيكل الملفوف ليُشكِّل قطعةً مُركَّبة خفيفة الوزن وعالية القوة.
تطبيق تقنية لف الألياف في تصنيع الأطراف الاصطناعية
(1) إنتاج فعال: تُحقق تقنية لف الألياف الأتمتة والتحكم الدقيق، مما يُسرّع إنتاج الأطراف الاصطناعية بشكل كبير. وبالمقارنة مع الإنتاج اليدوي التقليدي، يُمكن لف الألياف إنتاج عدد كبير من أجزاء الأطراف الاصطناعية عالية الجودة في وقت قصير.
(٢) خفض التكلفة: بفضل تحسين كفاءة الإنتاج واستخدام المواد، تُخفّض تقنية لفّ الألياف تكلفة تصنيع الأطراف الاصطناعية بشكل ملحوظ. وقد أشارت التقارير إلى أن استخدام هذه التقنية يُخفّض تكلفة الأطراف الاصطناعية بنحو ٥٠٪.
(٣) تحسين الأداء: تُمكّن تقنية لفّ الألياف من التحكم بدقة في محاذاة واتجاه الألياف، مما يُحسّن الخصائص الميكانيكية للأطراف الاصطناعية. تتميز الأطراف الاصطناعية المصنوعة من المواد المركبة المقواة بألياف الكربون (CFRP) بخفة وزنها ومتانتها العالية.
(4) الاستدامة: تجعل عمليات الإنتاج الفعّالة واستخدام المواد تقنية لفّ الألياف أكثر مراعاةً للبيئة. كما تُساعد متانة الأطراف الاصطناعية المركبة وخفة وزنها على تقليل هدر الموارد واستهلاك الطاقة من قِبل المستخدم.
مع التطور المستمر لتقنية لف الألياف، أصبح تطبيقها في تصنيع الأطراف الاصطناعية واعدًا أكثر. في المستقبل، نتطلع إلى أنظمة إنتاج أكثر ذكاءً، وخيارات مواد أكثر تنوعًا، وتصميمات أطراف اصطناعية أكثر تخصيصًا. ستواصل تقنية لف الألياف تعزيز تطوير صناعة تصنيع الأطراف الاصطناعية، وستعود بالنفع على ملايين الأشخاص المحتاجين إليها حول العالم.
تقدم الأبحاث في الخارج
ستيبتكس، الشركة الرائدة في تصنيع الأطراف الاصطناعية، حسّنت بشكل كبير من إمكانية الحصول على الأطراف الاصطناعية من خلال تصنيعها باستخدام ألياف الكربون المقواة (CFRP) لإنتاج مئات القطع يوميًا. تستخدم الشركة تقنية لف الألياف لزيادة الإنتاجية، وخفض تكاليف التصنيع أيضًا، مما يجعل الأطراف الاصطناعية عالية الأداء في متناول المزيد من المحتاجين.
تتم عملية تصنيع الأطراف الاصطناعية المركبة من ألياف الكربون من شركة Steptics على النحو التالي:
(1) يتم أولاً إنشاء أنبوب تشكيل كبير باستخدام لف الألياف، كما هو موضح أدناه، مع استخدام ألياف الكربون T700 من Toray للألياف.
(2) بعد معالجة الأنبوب وتشكيله، يتم قطع الأنبوب إلى عدة أجزاء (أسفل اليسار)، ثم يتم قطع كل جزء إلى نصفين مرة أخرى (أسفل اليمين) للحصول على جزء شبه نهائي.
(3) في مرحلة ما بعد المعالجة، تتم معالجة الأجزاء شبه النهائية بشكل فردي، ويتم تقديم تقنية التخصيص بمساعدة الذكاء الاصطناعي في العملية لضبط الخصائص مثل الهندسة والصلابة لكل مبتور على حدة.
شركة شنغهاي أوريسين لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة
م: +86 18683776368 (واتساب أيضًا)
ت:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، مدينة شينبانج، منطقة سونغجيانغ، شنغهاي
وقت النشر: ٢٤ يونيو ٢٠٢٤