Selon les statistiques de l'Organisation mondiale de la santé, des dizaines de millions de personnes dans le monde ont besoin de prothèses. Ce nombre devrait doubler d'ici 2050. Selon le pays et la tranche d'âge, 70 % des personnes nécessitant une prothèse sont amputées des membres inférieurs. Actuellement, les prothèses composites renforcées de fibres de haute qualité sont inaccessibles à la plupart des personnes amputées des membres inférieurs en raison de leur coût élevé, lié à leur processus de fabrication complexe et artisanal. La plupart des prothèses de pied en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) sont fabriquées à la main par superposition de plusieurs couches depré-imprégnationdans un moule, puis durcissement dans une cuve de presse à chaud, suivi de l'ébavurage et du fraisage, une procédure manuelle très coûteuse.
Grâce aux progrès technologiques, l'introduction d'équipements de fabrication automatisés pour les composites devrait permettre de réduire considérablement les coûts. La technologie d'enroulement des fibres, un procédé clé dans la fabrication des composites, révolutionne la production de prothèses composites haute performance, la rendant plus efficace et plus économique.
Qu'est-ce que la technologie d'enveloppement en fibre ?
Le bobinage de fibres est un procédé dans lequel des fibres continues sont enroulées sur une filière ou un mandrin rotatif. Ces fibres peuvent êtrepréimprégnéspré-imprégné avecrésineou imprégné parrésineLors du bobinage, les fibres sont enroulées selon des trajectoires et des angles précis afin de répondre aux exigences de déformation et de résistance prévues par la conception. La structure bobinée est ensuite polymérisée pour former une pièce composite légère et très résistante.
Application de la technologie d'enrobage de fibres dans la fabrication de prothèses
(1) Production efficace : La technologie d’enroulement de fibres permet une automatisation et un contrôle précis, ce qui accélère considérablement la production de prothèses. Comparée à la production manuelle traditionnelle, l’enroulement de fibres permet de fabriquer un grand nombre de pièces prothétiques de haute qualité en un temps réduit.
(2) Réduction des coûts : La technologie d’enroulement de fibres permet de réduire considérablement le coût de fabrication des prothèses grâce à l’amélioration de l’efficacité de la production et de l’utilisation des matériaux. Il a été démontré que l’adoption de cette technologie peut réduire le coût des prothèses d’environ 50 %.
(3) Amélioration des performances : La technologie d’enroulement des fibres permet un contrôle précis de l’alignement et de la direction des fibres afin d’optimiser les propriétés mécaniques de la prothèse. Les membres prothétiques en composites renforcés de fibres de carbone (PRFC) sont non seulement légers, mais aussi extrêmement résistants et durables.
(4) Durabilité : Des procédés de production efficaces et une utilisation optimale des matériaux rendent la technologie d’enroulement des fibres plus respectueuse de l’environnement. De plus, la durabilité et la légèreté des prothèses composites contribuent à réduire le gaspillage des ressources et la consommation d’énergie de l’utilisateur.
Grâce aux progrès constants de la technologie d'enroulement de fibres, son application dans la fabrication de prothèses est de plus en plus prometteuse. À l'avenir, nous pouvons espérer des systèmes de production plus intelligents, un choix de matériaux plus diversifié et des prothèses plus personnalisées. La technologie d'enroulement de fibres continuera de stimuler le développement de l'industrie prothétique et d'améliorer la vie de millions de personnes appareillées dans le monde.
Progrès de la recherche à l'étranger
Steptics, entreprise leader dans la fabrication de prothèses, a considérablement amélioré l'accès aux prothèses en industrialisant la production de prothèses en PRFC (polymère renforcé de fibres de carbone) et en produisant des centaines de pièces par jour. L'entreprise utilise la technologie d'enroulement de fibres pour accroître sa productivité et réduire ses coûts de fabrication, rendant ainsi les prothèses performantes accessibles à un plus grand nombre de personnes.
Le processus de fabrication de la prothèse en composite de fibre de carbone de Steptics est le suivant :
(1) Un grand tube de formage est d'abord créé à l'aide d'un enroulement de fibres, comme indiqué ci-dessous, avec la fibre de carbone T700 de Toray utilisée pour les fibres.
(2) Une fois le tube durci et formé, le tube est coupé en plusieurs segments (en bas à gauche), puis chaque segment est coupé en deux à nouveau (en bas à droite) pour obtenir une pièce semi-finie.
(3) En post-traitement, les pièces semi-finies sont usinées individuellement et une technologie de personnalisation assistée par l'IA est introduite dans le processus pour ajuster des propriétés telles que la géométrie et la rigidité à chaque amputé.
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Date de publication : 24 juin 2024