Según las estadísticas de la Organización Mundial de la Salud, decenas de millones de personas en todo el mundo necesitan prótesis. Se prevé que esta población se duplique para 2050. Dependiendo del país y el grupo de edad, el 70 % de quienes requieren prótesis son de miembros inferiores. Actualmente, las prótesis compuestas reforzadas con fibra de alta calidad no están disponibles para la mayoría de los amputados de miembros inferiores debido al alto costo asociado a su complejo proceso de fabricación artesanal. La mayoría de las prótesis de pie de polímero reforzado con fibra de carbono (PRFC) se fabrican a mano mediante la superposición de múltiples capas de...preimpregnadoen un molde, luego se cura en un tanque de prensa caliente, seguido por el recorte y fresado, un procedimiento manual muy costoso.
Con el avance tecnológico, se espera que la introducción de equipos de fabricación automatizados para materiales compuestos reduzca significativamente los costos. La tecnología de bobinado de fibra, un proceso clave en la fabricación de materiales compuestos, está transformando la forma en que se producen las prótesis de materiales compuestos de alto rendimiento, haciéndolas más eficientes y económicas.
¿Qué es la tecnología Fiber Wrap?
El bobinado de fibras es un proceso en el que se enrollan fibras continuas en una matriz o mandril giratorio. Estas fibras pueden serpreimpregnadospreimpregnado conresinao impregnada porresinaDurante el proceso de bobinado, las fibras se enrollan en trayectorias y ángulos específicos para cumplir con las condiciones de deformación y resistencia requeridas por el diseño. Finalmente, la estructura enrollada se cura para formar una pieza compuesta ligera y de alta resistencia.
Aplicación de la tecnología de envoltura de fibra en la fabricación de prótesis
(1) Producción eficiente: La tecnología de bobinado de fibra permite la automatización y un control preciso, lo que agiliza considerablemente la producción de prótesis. En comparación con la producción manual tradicional, el bobinado de fibra permite producir una gran cantidad de piezas protésicas de alta calidad en poco tiempo.
(2) Reducción de costos: La tecnología de bobinado de fibra puede reducir significativamente el costo de fabricación de las prótesis gracias a la mejora de la eficiencia de producción y el aprovechamiento del material. Se ha informado que la adopción de esta tecnología puede reducir el costo de las prótesis en aproximadamente un 50%.
(3) Mejora del rendimiento: La tecnología de bobinado de fibra permite controlar con precisión la alineación y la dirección de las fibras para optimizar las propiedades mecánicas de la prótesis. Las prótesis de compuestos reforzados con fibra de carbono (PRFC) no solo son ligeras, sino que también ofrecen una resistencia y durabilidad excepcionales.
(4) Sostenibilidad: La eficiencia de los procesos de producción y el uso de materiales hacen que la tecnología de bobinado de fibra sea más respetuosa con el medio ambiente. Además, la durabilidad y ligereza de las prótesis compuestas ayudan a reducir el desperdicio de recursos y el consumo de energía del usuario.
Con el continuo progreso de la tecnología de bobinado de fibra, su aplicación en la fabricación de prótesis es cada vez más prometedora. En el futuro, podemos esperar sistemas de producción más inteligentes, una mayor variedad de materiales y diseños protésicos más personalizados. La tecnología de bobinado de fibra seguirá impulsando el desarrollo de la industria de fabricación de prótesis y beneficiará a millones de personas que necesitan prótesis en todo el mundo.
Progreso de la investigación en el extranjero
Steptics, empresa líder en fabricación de prótesis, ha incrementado drásticamente la accesibilidad de las prótesis mediante la industrialización de la producción de prótesis de CFRP, con la capacidad de producir cientos de piezas al día. La empresa utiliza tecnología de bobinado de fibra no solo para aumentar la productividad, sino también para reducir los costos de fabricación, haciendo que las prótesis de alto rendimiento sean asequibles para más personas necesitadas.
El proceso de fabricación de la prótesis compuesta de fibra de carbono de Steptics es el siguiente:
(1) Primero se crea un tubo de formación grande utilizando un bobinado de fibra, como se muestra a continuación, con fibra de carbono T700 de Toray utilizada para las fibras.
(2) Después de que el tubo se cura y se forma, se corta en múltiples segmentos (abajo a la izquierda) y luego cada segmento se corta por la mitad nuevamente (abajo a la derecha) para obtener una pieza semiacabada.
(3) En el posprocesamiento, las piezas semiacabadas se mecanizan individualmente y se introduce tecnología de personalización asistida por IA en el proceso para ajustar propiedades como la geometría y la rigidez a cada amputado.
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Hora de publicación: 24 de junio de 2024