Według statystyk Światowej Organizacji Zdrowia dziesiątki milionów ludzi na całym świecie potrzebuje protez. Oczekuje się, że populacja ta podwoi się do 2050 roku. W zależności od kraju i grupy wiekowej, 70% osób wymagających protez dotyczy kończyn dolnych. Obecnie wysokiej jakości protezy kompozytowe wzmacniane włóknami są niedostępne dla większości osób po amputacji kończyn dolnych ze względu na wysokie koszty związane ze złożonym, ręcznie wykonywanym procesem produkcyjnym. Większość protez stóp z polimeru wzmacnianego włóknem węglowym (CFRP) jest wykonywana ręcznie poprzez nakładanie wielu warstwprepregdo formy, a następnie utwardzane w gorącej prasie, po czym następuje przycinanie i frezowanie, co jest bardzo kosztowną procedurą ręczną.
Wraz z postępem technologii oczekuje się, że wprowadzenie zautomatyzowanego sprzętu produkcyjnego do materiałów kompozytowych znacznie obniży koszty. Technologia nawijania włókien, kluczowy proces produkcji materiałów kompozytowych, zmienia sposób produkcji wysokowydajnych protez kompozytowych, czyniąc je bardziej wydajnymi i ekonomicznymi.
Czym jest technologia Fiber Wrap?
Nawijanie włókien to proces, w którym ciągłe włókna są nawijane na obracającą się matrycę lub trzpień. Włókna te mogą byćprepregiwstępnie impregnowanyżywicalub zaimpregnowane przezżywicapodczas procesu nawijania. Włókna są nawijane w określonych ścieżkach i pod określonymi kątami, aby spełnić warunki odkształcenia i wytrzymałości wymagane przez projekt. Ostatecznie nawinięta struktura jest utwardzana, aby utworzyć lekką i wysoce wytrzymałą część kompozytową.
Zastosowanie technologii Fiber Wrap w produkcji protez
(1) Wydajna produkcja: Technologia nawijania włókien realizuje automatyzację i precyzyjną kontrolę, co znacznie przyspiesza produkcję protez. W porównaniu z tradycyjną produkcją ręczną, nawijanie włókien może wyprodukować dużą liczbę wysokiej jakości części protetycznych w krótkim czasie.
(2) Redukcja kosztów: Technologia nawijania włókien może znacznie obniżyć koszty produkcji protez dzięki poprawie wydajności produkcji i wykorzystania materiałów. Zgłoszono, że przyjęcie tej technologii może obniżyć koszt protezy o około 50%.
(3) Poprawa wydajności: Technologia nawijania włókien umożliwia precyzyjną kontrolę wyrównania i kierunku włókien w celu optymalizacji właściwości mechanicznych protezy. Protezy kończyn wykonane z kompozytów wzmacnianych włóknem węglowym (CFRP) są nie tylko lekkie, ale również charakteryzują się niezwykle wysoką wytrzymałością i trwałością.
(4) Zrównoważony rozwój: Efektywne procesy produkcyjne i wykorzystanie materiałów sprawiają, że technologia nawijania włókien jest bardziej przyjazna dla środowiska. Ponadto trwałość i lekkość protez kompozytowych pomagają zmniejszyć marnotrawstwo zasobów i zużycie energii przez użytkownika.
Dzięki ciągłemu postępowi technologii nawijania włókien jej zastosowanie w produkcji protez jest bardziej obiecujące. W przyszłości możemy spodziewać się inteligentniejszych systemów produkcyjnych, bardziej zróżnicowanych wyborów materiałów i bardziej spersonalizowanych projektów protez. Technologia nawijania włókien będzie nadal promować rozwój przemysłu produkcji protez i przynosić korzyści milionom ludzi potrzebujących protez na całym świecie.
Postęp w badaniach zagranicznych
Steptics, wiodąca firma produkująca protezy, znacznie zwiększyła dostępność protez, uprzemysłowiając produkcję protez CFRP, co pozwala na produkcję setek części dziennie. Firma wykorzystuje technologię nawijania włókien, aby nie tylko zwiększyć wydajność, ale także obniżyć koszty produkcji, dzięki czemu protezy o wysokiej wydajności są dostępne dla większej liczby osób w potrzebie.
Proces wytwarzania protezy kompozytowej z włókna węglowego firmy Steptics przebiega następująco:
(1) Najpierw, metodą nawijania włókien, tworzy się dużą rurę formującą, jak pokazano poniżej, przy czym do produkcji włókien używa się włókna węglowego T700 firmy Toray.
(2) Po utwardzeniu i uformowaniu rury, jest ona cięta na wiele segmentów (lewy dolny róg), a następnie każdy segment jest przecinany ponownie na pół (prawy dolny róg), aby uzyskać półprodukt.
(3) W fazie obróbki końcowej półprodukty są obrabiane maszynowo pojedynczo, a w procesie tym stosuje się technologię personalizacji wspomaganą sztuczną inteligencją, aby dostosować właściwości, takie jak geometria i sztywność, do konkretnej osoby po amputacji.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (również WhatsApp)
Telefon: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: NR 398 Nowa Zielona Droga Xinbang Town Dzielnica Songjiang, Szanghaj
Czas publikacji: 24-06-2024