По данным Всемирной организации здравоохранения, десятки миллионов людей во всем мире нуждаются в протезировании. Ожидается, что к 2050 году эта численность удвоится. В зависимости от страны и возрастной группы, 70% нуждающихся в протезировании затрагивают нижние конечности. В настоящее время высококачественные композитные протезы, армированные волокном, недоступны большинству людей с ампутацией нижних конечностей из-за высокой стоимости, связанной со сложным ручным процессом их изготовления. Большинство протезов стопы из полимера, армированного углеродным волокном (CFRP), изготавливаются вручную путем наложения нескольких слоевпрепрегв форму, затем отверждение в ванне горячего прессования, после чего следует обрезка и фрезеровка — очень дорогая ручная процедура.
С развитием технологий ожидается, что внедрение автоматизированного производственного оборудования для композитов значительно снизит стоимость. Технология намотки волокон, ключевой процесс производства композитов, меняет способ производства высокопроизводительных композитных протезов, делая их более эффективными и экономичными.
Что такое технология Fiber Wrap?
Намотка волокон — это процесс, в котором непрерывные волокна наматываются на вращающуюся фильеру или оправку. Эти волокна могут бытьпрепрегипредварительно пропитанныйсмолаили пропитансмолав процессе намотки. Волокна наматываются по определенным траекториям и под определенными углами, чтобы соответствовать условиям деформации и прочности, требуемым конструкцией. В конечном итоге намотанная структура отверждается, образуя легкую и высокопрочную композитную деталь.
Применение технологии волокнистой обмотки в производстве протезов
(1) Эффективное производство: Технология намотки волокна реализует автоматизацию и точный контроль, что значительно ускоряет производство протезов. По сравнению с традиционным ручным производством, намотка волокна позволяет производить большое количество высококачественных протезных деталей за короткое время.
(2) Снижение стоимости: Технология намотки волокон может значительно снизить стоимость изготовления протезов за счет повышения эффективности производства и использования материалов. Сообщается, что внедрение этой технологии может снизить стоимость протезов примерно на 50%.
(3) Улучшение производительности: Технология намотки волокон позволяет точно контролировать выравнивание и направление волокон для оптимизации механических свойств протеза. Протезы конечностей из композитов, армированных углеродным волокном (CFRP), не только легкие, но и обладают чрезвычайно высокой прочностью и долговечностью.
(4) Устойчивость: Эффективные производственные процессы и использование материалов делают технологию намотки волокон более экологичной. Кроме того, долговечность и легкость композитных протезов помогают сократить отходы ресурсов и потребление энергии пользователем.
С непрерывным прогрессом технологии намотки волокон ее применение в производстве протезов становится все более перспективным. В будущем мы можем рассчитывать на более интеллектуальные производственные системы, более разнообразный выбор материалов и более персонализированные конструкции протезов. Технология намотки волокон продолжит способствовать развитию отрасли производства протезов и принесет пользу миллионам людей, нуждающихся в протезах по всему миру.
Прогресс зарубежных исследований
Steptics, ведущая компания по производству протезов, значительно увеличила доступность протезов, наладив производство протезов из углепластика с возможностью выпуска сотен деталей в день. Компания использует технологию намотки волокон не только для повышения производительности, но и для снижения производственных затрат, что делает высокопроизводительные протезы доступными для большего числа нуждающихся людей.
Процесс изготовления протеза из композитного углеродного волокна компании Steptics выглядит следующим образом:
(1) Сначала создается большая формовочная трубка с помощью намотки волокон, как показано ниже, при этом в качестве волокон используется углеродное волокно Toray T700.
(2) После того, как трубка затвердела и сформована, ее разрезают на несколько сегментов (внизу слева), а затем каждый сегмент снова разрезают пополам (внизу справа) для получения полуфабриката.
(3) На этапе постобработки полуфабрикаты обрабатываются индивидуально, и в процесс внедряется технология настройки с использованием искусственного интеллекта, позволяющая корректировать такие свойства, как геометрия и жесткость, в соответствии с индивидуальными особенностями человека с ампутированной конечностью.
Шанхайская компания Orisen New Material Technology Co., Ltd.
М: +86 18683776368 (также WhatsApp)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрес: № 398 New Green Road, город Синьбан, район Сунцзян, Шанхай
Время публикации: 24 июня 2024 г.