Segundo estatísticas da Organização Mundial da Saúde, dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo precisam de próteses. Prevê-se que essa população duplique até 2050. Dependendo do país e da faixa etária, 70% das pessoas que necessitam de próteses têm amputações nos membros inferiores. Atualmente, próteses de compósito reforçado com fibra 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 em polímero reforçado com fibra de carbono (PRFC) é feita à mão, sobrepondo-se múltiplas camadas de...pré-impregnadoem um molde, depois cura em um tanque de prensa quente, seguido por aparamento e fresagem, um procedimento manual muito caro.
Com o avanço da tecnologia, espera-se que a introdução de equipamentos automatizados para a fabricação de compósitos reduza significativamente os custos. A tecnologia de enrolamento de fibras, um processo fundamental na fabricação de compósitos, está transformando a maneira como as próteses de compósitos 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-impregnadas comresinaou impregnada 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 revestimento de fibra na fabricação de próteses
(1) Produção eficiente: A tecnologia de enrolamento de fibra permite a automação e o controle preciso, o que torna a produção de próteses muito mais rápida. Comparada com a produção manual tradicional, a tecnologia de enrolamento de fibra pode produzir um grande número de peças protéticas de alta qualidade em um curto período 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 de produção e utilização de materiais. Foi relatado que a adoção desta tecnologia pode reduzir o custo da prótese em cerca de 50%.
(3) Melhoria 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. As próteses feitas de compósitos reforçados com fibra de carbono (CFRP) não são apenas leves, mas também possuem resistência e durabilidade extremamente elevadas.
(4) Sustentabilidade: Processos de produção eficientes e utilização de materiais tornam a tecnologia de enrolamento de fibras mais ecológica. Além disso, a durabilidade e a leveza das próteses compostas ajudam a reduzir o desperdício de recursos e o consumo de energia por parte do usuário.
Com o progresso contínuo da tecnologia de enrolamento de fibras, sua aplicação na fabricação de próteses torna-se cada vez mais promissora. No futuro, podemos esperar sistemas de produção mais inteligentes, opções de materiais mais diversificadas e designs de próteses mais personalizados. A tecnologia de enrolamento de fibras continuará a impulsionar o desenvolvimento da indústria de fabricação de próteses e a beneficiar milhões de pessoas que necessitam 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 ao industrializar a produção de próteses de CFRP (plástico reforçado com fibra de carbono), 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 que precisam delas.
O processo de fabricação da prótese de fibra de carbono composta da Steptics é o seguinte:
(1) Um grande tubo de formação é criado inicialmente por meio de enrolamento de fibra, conforme mostrado abaixo, com fibra de carbono T700 da Toray sendo usada para as fibras.
(2) Após o tubo ser curado e formado, o tubo 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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Data da publicação: 24/06/2024