세계보건기구(WHO) 통계에 따르면 전 세계 수천만 명이 의족을 필요로 하며, 이 인구는 2050년까지 두 배로 증가할 것으로 예상됩니다. 국가 및 연령대에 따라 다르지만, 의족이 필요한 사람들의 70%는 하지를 절단한 사람들입니다. 현재 고품질 섬유 강화 복합재 의족은 복잡하고 수작업으로 제작되는 특성상 높은 비용 때문에 대부분의 하지 절단 환자에게 제공되지 못하고 있습니다. 대부분의 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP) 발 의족은 여러 겹을 쌓아 수작업으로 제작됩니다.프리프레그금형에 넣은 다음 열압착 탱크에서 경화시키고, 그 후 다듬고 밀링하는 매우 비용이 많이 드는 수작업 공정입니다.
기술 발전과 함께 복합재료 자동화 제조 장비의 도입은 비용을 크게 절감할 것으로 기대됩니다. 복합재료 제조의 핵심 공정인 섬유 권선 기술은 고성능 복합재료 보철물의 생산 방식을 혁신적으로 변화시켜 더욱 효율적이고 경제적인 생산을 가능하게 합니다.
파이버 랩 기술이란 무엇인가요?
광섬유 권선은 연속적인 광섬유를 회전하는 다이 또는 맨드릴에 감는 공정입니다. 이러한 광섬유는 다음과 같은 종류일 수 있습니다.프리프레그미리 함침된수지또는 ~에 의해 임신된수지권선 공정 중에 섬유는 설계에서 요구하는 변형 및 강도 조건을 충족하기 위해 특정 경로와 각도로 감깁니다. 최종적으로, 감긴 구조는 경화되어 가볍고 고강도의 복합재 부품이 형성됩니다.
보철물 제조에 있어 섬유 포장 기술의 적용
(1) 효율적인 생산: 섬유 권선 기술은 자동화 및 정밀 제어를 실현하여 보철물의 생산 속도를 크게 향상시킵니다. 기존의 수동 생산과 비교하여 섬유 권선은 단시간에 많은 양의 고품질 보철 부품을 생산할 수 있습니다.
(2) 비용 절감: 섬유 권선 기술은 생산 효율과 재료 활용도를 향상시켜 보철물의 제조 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 이 기술을 채택하면 보철물의 비용을 약 50%까지 절감할 수 있다는 보고가 있습니다.
(3) 성능 향상: 섬유 권선 기술은 섬유의 정렬과 방향을 정밀하게 제어하여 보철물의 기계적 특성을 최적화할 수 있습니다. 탄소 섬유 강화 복합재(CFRP)로 만든 보철물은 가벼울 뿐만 아니라 매우 높은 강도와 내구성을 가지고 있습니다.
(4) 지속가능성: 효율적인 생산 공정과 재료 활용으로 섬유 권선 기술은 더욱 환경친화적입니다. 또한, 복합 보철물의 내구성과 경량성은 사용자의 자원 낭비와 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.
광섬유 권선 기술의 지속적인 발전으로 의수 제조 분야에서의 활용 가능성이 더욱 높아지고 있습니다. 앞으로 더욱 스마트한 생산 시스템, 다양한 소재 선택, 그리고 더욱 개인화된 의수 디자인을 기대할 수 있을 것입니다. 광섬유 권선 기술은 앞으로도 의수 제조 산업의 발전을 촉진하고 전 세계 수많은 의수 착용 희망자들에게 혜택을 제공할 것입니다.
해외 연구 진척 상황
선도적인 의족 제조 기업인 스텝틱스는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 의족 생산을 산업화하여 하루에 수백 개의 부품을 생산할 수 있게 됨으로써 의족 접근성을 획기적으로 향상시켰습니다. 이 회사는 섬유 권선 기술을 활용하여 생산성을 높일 뿐만 아니라 제조 비용도 절감함으로써, 더 많은 사람들이 고성능 의족을 저렴하게 이용할 수 있도록 하고 있습니다.
스텝틱스의 탄소 섬유 복합 소재 의족 제작 과정은 다음과 같습니다.
(1) 먼저 아래 그림과 같이 섬유 권선을 이용하여 큰 성형 튜브를 만들고, 이때 섬유로는 Toray의 T700 탄소 섬유를 사용합니다.
(2) 튜브가 경화되고 성형된 후 튜브를 여러 부분으로 자르고(좌하), 각 부분을 다시 반으로 잘라(우하) 반제품을 얻습니다.
(3) 후처리 과정에서 반제품은 개별적으로 가공되며, AI 지원 맞춤화 기술이 도입되어 절단 환자의 개별적인 형상 및 강성 등의 속성을 조정합니다.
상하이 오리센 신소재 기술 유한회사
전화번호: +86 18683776368 (왓츠앱 가능)
전화: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
주소: 상하이시 쑹장구 신방진 신녹로 398번지
게시 시간: 2024년 6월 24일