Согласно статистике Всемирной организации здравоохранения, десятки миллионов людей во всем мире нуждаются в протезах. Ожидается, что к 2050 году эта группа населения удвоится. В зависимости от страны и возрастной группы, 70% нуждающихся в протезах имеют проблемы с нижними конечностями. В настоящее время высококачественные протезы из армированного волокном композита недоступны большинству людей с ампутацией нижних конечностей из-за высокой стоимости, связанной со сложным процессом их ручного изготовления. Большинство протезов стопы из армированного углеродным волокном полимера (CFRP) изготавливаются вручную путем послойного нанесения нескольких слоев.препрегЗатем прессование в форму, после чего отверждение в ванне горячего прессования, обрезка и фрезеровка — очень дорогостоящая ручная процедура.
С развитием технологий внедрение автоматизированного оборудования для производства композитных материалов, как ожидается, значительно снизит их стоимость. Технология намотки волокон, ключевой процесс производства композитных материалов, меняет способы изготовления высокоэффективных композитных протезов, делая их более эффективными и экономичными.
Что такое технология Fiber Wrap?
Намотка волокон — это процесс, при котором непрерывные волокна наматываются на вращающуюся матрицу или оправку. Эти волокна могут бытьпрепрегипредварительно пропитанныйсмолаили пропитанныйсмолаВ процессе намотки волокна наматываются по определенным траекториям и под определенными углами, чтобы соответствовать требованиям к деформации и прочности, предъявляемым к конструкции. В конечном итоге, намотанная структура затвердевает, образуя легкую и высокопрочную композитную деталь.
Применение технологии обмотки волокнами в производстве протезов
(1) Эффективное производство: Технология намотки волокон обеспечивает автоматизацию и точное управление, что значительно ускоряет производство протезов. По сравнению с традиционным ручным производством, намотка волокон позволяет производить большое количество высококачественных протезных деталей за короткое время.
(2) Снижение затрат: Технология намотки волокон может значительно снизить себестоимость изготовления протезов за счет повышения эффективности производства и использования материалов. Сообщается, что внедрение этой технологии может снизить стоимость протеза примерно на 50%.
(3) Повышение производительности: Технология намотки волокон позволяет точно контролировать выравнивание и направление волокон для оптимизации механических свойств протеза. Протезы конечностей, изготовленные 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, прочность и малый вес композитных протезов помогают сократить потери ресурсов и потребление энергии пользователем.
Благодаря постоянному совершенствованию технологии намотки волокон, ее применение в производстве протезов становится все более перспективным. В будущем мы можем ожидать появления более интеллектуальных производственных систем, более разнообразного выбора материалов и более персонализированных конструкций протезов. Технология намотки волокон будет и дальше способствовать развитию индустрии производства протезов и принесет пользу миллионам людей, нуждающихся в протезах по всему миру.
Прогресс зарубежных исследований
Компания Steptics, ведущий производитель протезов, значительно повысила доступность протезов, внедрив в промышленность производство протезов из углепластика, что позволяет выпускать сотни деталей в день. Компания использует технологию намотки волокон, что не только повышает производительность, но и снижает производственные затраты, делая высокоэффективные протезы доступными для большего числа нуждающихся.
Процесс изготовления протеза из углеродного волокна компании Steptics выглядит следующим образом:
(1) Сначала создается большая формовочная труба с помощью намотки волокон, как показано ниже, при этом в качестве волокон используется углеродное волокно Toray T700.
(2) После того, как трубка затвердеет и примет форму, ее разрезают на несколько сегментов (внизу слева), а затем каждый сегмент разрезают еще раз пополам (внизу справа), чтобы получить полуфабрикат.
(3) На этапе постобработки полуфабрикаты обрабатываются индивидуально, и в процессе используется технология индивидуальной настройки с помощью ИИ для корректировки таких свойств, как геометрия и жесткость, в соответствии с индивидуальными особенностями ампутированных пациентов.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
М: +86 18683776368 (также WhatsApp)
Тел.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрес: № 398, Новая Зеленая Дорога, поселок Синьбан, район Сунцзян, Шанхай.
Дата публикации: 24 июня 2024 г.