De acordo com estatísticas da Organização Mundial da Saúde, dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo precisam de próteses. Espera-se que essa população dobre até 2050. Dependendo do país e da faixa etária, 70% dos que necessitam de próteses são dos membros inferiores. Atualmente, próteses compostas reforçadas com fibras de alta qualidade não estão disponíveis para a maioria dos amputados de membros inferiores devido ao alto custo associado ao seu complexo processo de fabricação artesanal. A maioria das próteses de pé de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) é feita à mão, por meio da sobreposição de múltiplas camadas depré-impregnadoem um molde, depois cura em um tanque de prensagem a quente, seguido de corte e fresagem, um procedimento manual muito caro.
Com o avanço da tecnologia, espera-se que a introdução de equipamentos automatizados de fabricação de compósitos reduza significativamente os custos. A tecnologia de enrolamento de fibras, um processo fundamental na fabricação de compósitos, está mudando a forma como as próteses compostas de alto desempenho são produzidas, tornando-as mais eficientes e econômicas.
O que é a tecnologia Fiber Wrap?
O enrolamento de fibras é um processo no qual fibras contínuas são enroladas em uma matriz ou mandril rotativo. Essas fibras podem serpré-impregnadospré-impregnado comresinaou impregnado porresinaDurante o processo de enrolamento, as fibras são enroladas em trajetórias e ângulos específicos para atender às condições de deformação e resistência exigidas pelo projeto. Por fim, a estrutura enrolada é curada para formar uma peça composta leve e de alta resistência.
Aplicação da tecnologia de envoltório de fibra na fabricação de próteses
(1) Produção eficiente: A tecnologia de enrolamento de fibra proporciona automação e controle preciso, o que torna a produção de próteses muito mais rápida. Comparado à produção manual tradicional, o enrolamento de fibra permite produzir um grande número de peças protéticas de alta qualidade em um curto espaço de tempo.
(2) Redução de custos: A tecnologia de enrolamento de fibra pode reduzir significativamente o custo de fabricação de próteses devido à melhoria da eficiência da produção e da utilização de material. Relata-se que a adoção dessa tecnologia pode reduzir o custo das próteses em cerca de 50%.
(3) Aprimoramento do desempenho: A tecnologia de enrolamento de fibras permite controlar com precisão o alinhamento e a direção das fibras para otimizar as propriedades mecânicas da prótese. Membros protéticos feitos de compósitos reforçados com fibra de carbono (CFRP) não são apenas leves, mas também apresentam altíssima resistência e durabilidade.
(4) Sustentabilidade: Processos de produção eficientes e utilização de materiais tornam a tecnologia de enrolamento de fibra mais ecológica. Além disso, a durabilidade e a leveza das próteses compostas ajudam a reduzir o desperdício de recursos e o consumo de energia pelo usuário.
Com o progresso contínuo da tecnologia de enrolamento de fibras, sua aplicação na fabricação de próteses torna-se mais promissora. No futuro, podemos esperar sistemas de produção mais inteligentes, opções de materiais mais diversificadas e designs protéticos mais personalizados. A tecnologia de enrolamento de fibras continuará a promover o desenvolvimento da indústria de fabricação de próteses e a trazer benefícios a milhões de pessoas que precisam de próteses em todo o mundo.
Progresso da Pesquisa no Exterior
A Steptics, empresa líder na fabricação de próteses, aumentou drasticamente a acessibilidade a próteses industrializando a produção de próteses de CFRP, com capacidade para produzir centenas de peças por dia. A empresa utiliza tecnologia de enrolamento de fibra para não apenas aumentar a produtividade, mas também reduzir os custos de fabricação, tornando próteses de alto desempenho acessíveis a mais pessoas necessitadas.
O processo de fabricação da prótese composta de fibra de carbono da Steptics é o seguinte:
(1) Um grande tubo de formação é criado primeiro usando enrolamento de fibra, conforme mostrado abaixo, com fibra de carbono T700 da Toray usada para as fibras.
(2) Após o tubo ser curado e formado, ele é cortado em vários segmentos (canto inferior esquerdo) e, em seguida, cada segmento é cortado ao meio novamente (canto inferior direito) para obter uma peça semiacabada.
(3) No pós-processamento, as peças semiacabadas são usinadas individualmente e a tecnologia de personalização assistida por IA é introduzida no processo para ajustar propriedades como geometria e rigidez ao amputado individual.
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Horário da publicação: 24/06/2024