بحسب إحصاءات منظمة الصحة العالمية، يحتاج عشرات الملايين من الناس حول العالم إلى أطراف اصطناعية. ومن المتوقع أن يتضاعف هذا العدد بحلول عام 2050. وتبعًا للبلد والفئة العمرية، فإن 70% ممن يحتاجون إلى أطراف اصطناعية يعانون من بتر في الأطراف السفلية. حاليًا، لا تتوفر الأطراف الاصطناعية المركبة عالية الجودة والمدعمة بالألياف لمعظم مبتوري الأطراف السفلية بسبب التكلفة الباهظة المرتبطة بعملية تصنيعها المعقدة واليدوية. تُصنع معظم الأطراف الاصطناعية للقدم المصنوعة من البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP) يدويًا عن طريق وضع طبقات متعددة منحامليتم وضعها في قالب، ثم معالجتها في خزان ضغط ساخن، يليها التشذيب والطحن، وهي عملية يدوية مكلفة للغاية.
مع التقدم التكنولوجي، من المتوقع أن يُسهم إدخال معدات التصنيع الآلية للمواد المركبة في خفض التكاليف بشكل ملحوظ. وتُغير تقنية لف الألياف، وهي عملية أساسية في تصنيع المواد المركبة، طريقة إنتاج الأطراف الاصطناعية المركبة عالية الأداء، مما يجعلها أكثر كفاءة واقتصادية.
ما هي تقنية تغليف الألياف؟
لف الألياف هو عملية يتم فيها لف ألياف متصلة على قالب دوار أو مغزل. يمكن أن تكون هذه الأليافمواد ما قبل التغليفمشبع مسبقًا بـالراتنجأو تم تلقيحها بواسطةالراتنجأثناء عملية اللف، تُلف الألياف في مسارات وزوايا محددة لتلبية متطلبات التشوه والقوة اللازمة للتصميم. وفي النهاية، تُعالج البنية الملفوفة لتشكيل جزء مركب خفيف الوزن وعالي القوة.
تطبيق تقنية تغليف الألياف في صناعة الأطراف الاصطناعية
(1) إنتاج فعال: تُحقق تقنية لف الألياف الأتمتة والتحكم الدقيق، مما يجعل إنتاج الأطراف الاصطناعية أسرع بكثير. بالمقارنة مع الإنتاج اليدوي التقليدي، يُمكن لف الألياف إنتاج عدد كبير من أجزاء الأطراف الاصطناعية عالية الجودة في وقت قصير.
(2) خفض التكاليف: يمكن لتقنية لف الألياف أن تخفض تكلفة تصنيع الأطراف الاصطناعية بشكل ملحوظ بفضل تحسين كفاءة الإنتاج واستخدام المواد. وقد أشارت التقارير إلى أن اعتماد هذه التقنية يمكن أن يخفض تكلفة الأطراف الاصطناعية بنحو 50%.
(3) تحسين الأداء: تتيح تقنية لف الألياف التحكم الدقيق في محاذاة الألياف واتجاهها لتحسين الخصائص الميكانيكية للطرف الاصطناعي. تتميز الأطراف الاصطناعية المصنوعة من مركبات ألياف الكربون المقواة (CFRP) بخفة وزنها وقوتها ومتانتها العالية للغاية.
(4) الاستدامة: تُسهم عمليات الإنتاج الفعّالة والاستخدام الأمثل للمواد في جعل تقنية لف الألياف أكثر ملاءمةً للبيئة. إضافةً إلى ذلك، تُساعد متانة وخفة وزن الأطراف الاصطناعية المركبة على تقليل هدر الموارد واستهلاك الطاقة من قِبل المستخدم.
مع التطور المستمر لتقنية لف الألياف، يزداد احتمال استخدامها في صناعة الأطراف الاصطناعية. في المستقبل، نتوقع أنظمة إنتاج أكثر ذكاءً، وخيارات مواد أكثر تنوعًا، وتصاميم أطراف اصطناعية أكثر تخصيصًا. ستواصل تقنية لف الألياف دعم نمو صناعة الأطراف الاصطناعية، وستعود بالنفع على ملايين الأشخاص المحتاجين إليها حول العالم.
التقدم البحثي في الخارج
حققت شركة ستيبتكس، الرائدة في تصنيع الأطراف الاصطناعية، تقدماً ملحوظاً في زيادة إمكانية الحصول على هذه الأطراف من خلال تطوير إنتاج الأطراف الاصطناعية المصنوعة من ألياف الكربون المقواة بالبوليمر (CFRP) على نطاق صناعي، حيث باتت قادرة على إنتاج مئات القطع يومياً. وتستخدم الشركة تقنية لف الألياف لزيادة الإنتاجية وخفض تكاليف التصنيع، مما يجعل الأطراف الاصطناعية عالية الأداء في متناول شريحة أوسع 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 أجزاء متعددة (أسفل اليسار)، ثم يتم قطع كل جزء إلى نصفين مرة أخرى (أسفل اليمين) للحصول على جزء شبه نهائي.
(3) في مرحلة ما بعد المعالجة، يتم تشكيل الأجزاء شبه المصنعة بشكل فردي، ويتم إدخال تقنية التخصيص بمساعدة الذكاء الاصطناعي في العملية لضبط خصائص مثل الهندسة والصلابة بما يتناسب مع كل شخص مبتور الأطراف.
شركة شنغهاي أوريسين لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة
رقم الهاتف: +86 18683776368 (واتساب أيضاً)
هاتف: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، بلدة شينبانغ، مقاطعة سونغجيانغ، شنغهاي
تاريخ النشر: ٢٤ يونيو ٢٠٢٤