Според статистиката на Световната здравна организация десетки милиони хора по света се нуждаят от протези. Очаква се това население да се удвои до 2050 г. В зависимост от държавата и възрастовата група, 70% от нуждаещите се от протези са на долните крайници. Понастоящем висококачествените композитни протези, подсилени с влакна, не са достъпни за повечето хора с ампутирани долни крайници поради високата цена, свързана със сложния им, ръчно изработен производствен процес. Повечето протези за стъпала от полимер, подсилен с въглеродни влакна (CFRP), се изработват ръчно чрез наслояване на множество слоеве.препрегв калъп, след което се втвърдява в резервоар за гореща преса, последвано от подрязване и фрезоване, много скъпа ръчна процедура.
С напредъка на технологиите се очаква въвеждането на автоматизирано производствено оборудване за композити да намали значително разходите. Технологията за навиване на влакна, ключов производствен процес на композити, променя начина, по който се произвеждат високоефективни композитни протези, правейки ги по-ефективни и икономични.
Какво представлява технологията за обвиване с влакна?
Навиването на влакна е процес, при който непрекъснатите влакна се навиват върху въртяща се матрица или дорник. Тези влакна могат да бъдатпрепрегипредварително импрегнирани ссмолаили импрегнирани отсмолапо време на процеса на навиване. Влакната се навиват по специфични траектории и ъгли, за да отговарят на условията за деформация и якост, изисквани от дизайна. В крайна сметка, навитата структура се втвърдява, за да образува лека и високоякостна композитна част.
Приложение на технологията за обвиване с влакна в производството на протези
(1) Ефективно производство: Технологията за навиване на влакна осъществява автоматизация и прецизен контрол, което прави производството на протези много по-бързо. В сравнение с традиционното ръчно производство, навиването на влакна може да произведе голям брой висококачествени протезни части за кратко време.
(2) Намаляване на разходите: Технологията за навиване на влакна може значително да намали производствените разходи за протези поради подобряване на производствената ефективност и използването на материалите. Съобщава се, че приемането на тази технология може да намали цената на протезите с около 50%.
(3) Подобряване на производителността: Технологията за навиване на влакна може прецизно да контролира подравняването и посоката на влакната, за да оптимизира механичните свойства на протезата. Протезните крайници, изработени от композити, подсилени с въглеродни влакна (CFRP), са не само леки, но и имат изключително висока якост и издръжливост.
(4) Устойчивост: Ефективните производствени процеси и използването на материалите правят технологията за навиване на влакна по-екологична. Освен това, издръжливостта и лекото тегло на композитните протези спомагат за намаляване на разхищението на ресурси и потреблението на енергия от потребителя.
С непрекъснатия напредък на технологията за навиване на влакна, приложението ѝ в производството на протези е все по-обещаващо. В бъдеще можем да очакваме по-интелигентни производствени системи, по-разнообразен избор на материали и по-персонализирани дизайни на протези. Технологията за навиване на влакна ще продължи да насърчава развитието на индустрията за производство на протези и ще носи ползи на милиони хора, нуждаещи се от протези по целия свят.
Напредък в научните изследвания в чужбина
Steptics, водеща компания за производство на протези, драстично увеличи достъпността на протезите, като индустриализира производството на CFRP протези с възможност за производство на стотици части на ден. Компанията използва технология за навиване на влакна, за да увеличи не само производителността, но и да намали производствените разходи, което прави високопроизводителните протези достъпни за повече хора в нужда.
Процесът на изработване на протеза от въглеродни влакна на Steptics е следният:
(1) Първоначално се създава голяма формовъчна тръба чрез навиване на влакна, както е показано по-долу, като за влакната се използват въглеродни влакна Toray T700.
(2) След като тръбата се втвърди и оформи, тя се нарязва на множество сегменти (долу вляво), след което всеки сегмент се нарязва отново наполовина (долу вдясно), за да се получи полуготова част.
(3) При последващата обработка полуготовите части се обработват индивидуално, а в процеса се въвежда технология за персонализиране, подпомагана от изкуствен интелект, за да се коригират свойства като геометрия и твърдост спрямо отделния ампутиран.
Шанхай Орисен Нови Материални Технологии Ко ООД
M: +86 18683776368 (също WhatsApp)
Тел.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрес: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Време на публикуване: 24 юни 2024 г.