Selon les statistiques de l'Organisation mondiale de la santé, des dizaines de millions de personnes dans le monde ont besoin de prothèses. Cette population devrait doubler d'ici 2050. Selon les pays et les tranches d'âge, 70 % des personnes nécessitant des prothèses concernent les membres inférieurs. Actuellement, les prothèses composites renforcées de fibres de haute qualité sont inaccessibles à la plupart des amputés des membres inférieurs en raison du coût élevé associé 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 depréimprégnédans un moule, puis durcissement dans une cuve de presse à chaud, suivi d'un rognage et d'un 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 de fibres, un procédé clé de fabrication des composites, révolutionne la production de prothèses composites haute performance, les rendant plus efficaces et plus économiques.
Qu'est-ce que la technologie Fiber Wrap ?
L'enroulement de fibres est un procédé qui consiste à enrouler des fibres continues sur une matrice ou un mandrin rotatif. Ces fibres peuvent êtrepréimprégnéspré-imprégné derésineou imprégné parrésineLors du bobinage, les fibres sont enroulées selon des trajectoires et des angles spécifiques pour répondre aux conditions de déformation et de résistance requises par la conception. Enfin, la structure enroulée est durcie pour former une pièce composite légère et hautement résistante.
Application de la technologie d'enveloppement 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. Comparé à la production manuelle traditionnelle, l'enroulement de fibres permet de produire un grand nombre de prothèses de haute qualité en peu de temps.
(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 rapporté que l'adoption de cette technologie permet de réduire le coût des prothèses d'environ 50 %.
(3) Amélioration des performances : la technologie d'enroulement des fibres permet de contrôler précisément l'alignement et la direction des fibres afin d'optimiser les propriétés mécaniques de la prothèse. Les prothèses en composites renforcés de fibres de carbone (PRFC) sont non seulement légères, mais aussi extrêmement résistantes et durables.
(4) Durabilité : Des procédés de production et une utilisation des matériaux efficaces rendent la technologie d'enroulement de fibres plus respectueuse de l'environnement. De plus, la durabilité et la légèreté des prothèses composites contribuent à réduire le gaspillage de ressources et la consommation d'énergie pour l'utilisateur.
Grâce aux progrès constants de la technologie d'enroulement de fibres, son application à la fabrication de prothèses est prometteuse. À l'avenir, nous pouvons nous attendre à des systèmes de production plus intelligents, à des choix de matériaux plus diversifiés et à des conceptions de prothèses plus personnalisées. La technologie d'enroulement de fibres continuera de favoriser le développement de l'industrie prothétique et d'apporter des avantages à des millions de personnes dans le monde qui en ont besoin.
Progrès de la recherche à l'étranger
Steptics, leader dans la fabrication de prothèses, a considérablement amélioré l'accessibilité des prothèses en industrialisant la production de prothèses en PRFC, permettant ainsi de produire des centaines de pièces par jour. L'entreprise utilise la technologie d'enroulement de fibres pour non seulement accroître sa productivité, mais aussi réduire ses coûts de fabrication, rendant ainsi les prothèses haute performance accessibles à un plus grand nombre de personnes dans le besoin.
Le processus de fabrication de la prothèse composite en 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 illustré 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 à nouveau coupé en deux (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 les propriétés telles que la géométrie et la rigidité à l'amputé individuel.
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Date de publication : 24 juin 2024