Enligt statistik från Världshälsoorganisationen behöver tiotals miljoner människor runt om i världen proteser. Denna befolkning förväntas fördubblas fram till 2050. Beroende på land och åldersgrupp involverar 70 % av de som behöver proteser nedre extremiteterna. För närvarande är högkvalitativa fiberförstärkta kompositproteser inte tillgängliga för de flesta amputerade nedre extremiteter på grund av den höga kostnaden som är förknippad med deras komplexa, handgjorda tillverkningsprocess. De flesta fotproteser av kolfiberförstärkt polymer (CFRP) tillverkas för hand genom att lägga flera lager av ...förpregi en gjutform, sedan härdning i en varmpresstank, följt av trimning och fräsning, en mycket dyr manuell procedur.
Med teknikens framsteg förväntas införandet av automatiserad tillverkningsutrustning för kompositer minska kostnaderna avsevärt. Fiberlindningsteknik, en viktig tillverkningsprocess för kompositer, förändrar hur högpresterande kompositproteser produceras, vilket gör dem mer effektiva och ekonomiska.
Vad är fiberlindningsteknik?
Fiberlindning är en process där kontinuerliga fibrer lindas på en roterande form eller dorn. Dessa fibrer kan varaprepregsförimpregnerad medhartseller impregnerad avhartsunder lindningsprocessen. Fibrerna lindas i specifika banor och vinklar för att uppfylla de deformations- och hållfasthetsförhållanden som konstruktionen kräver. Slutligen härdas den lindade strukturen för att bilda en lätt och höghållfast kompositdel.
Tillämpning av fiberlindningsteknik inom protestillverkning
(1) Effektiv produktion: Fiberlindningstekniken möjliggör automatisering och exakt kontroll, vilket gör protesproduktionen mycket snabbare. Jämfört med traditionell manuell produktion kan fiberlindning producera ett stort antal högkvalitativa protesdelar på kort tid.
(2) Kostnadsminskning: Fiberlindningsteknik kan avsevärt minska tillverkningskostnaden för proteser tack vare förbättrad produktionseffektivitet och materialutnyttjande. Det har rapporterats att införandet av denna teknik kan minska kostnaden för proteser med cirka 50 %.
(3) Förbättrad prestanda: Fiberlindningstekniken kan exakt kontrollera fibrernas inriktning och riktning för att optimera protesens mekaniska egenskaper. Proteser tillverkade av kolfiberförstärkta kompositer (CFRP) är inte bara lätta, utan har också extremt hög hållfasthet och hållbarhet.
(4) Hållbarhet: Effektiva produktionsprocesser och materialutnyttjande gör fiberlindningstekniken mer miljövänlig. Dessutom bidrar hållbarheten och lättvikten hos kompositproteser till att minska resursslöseri och energiförbrukning för användaren.
Med de kontinuerliga framstegen inom fiberlindningstekniken är dess tillämpning inom protestillverkning mer lovande. I framtiden kan vi se fram emot smartare produktionssystem, mer diversifierade materialval och mer personliga protesdesigner. Fiberlindningstekniken kommer att fortsätta främja utvecklingen av protestillverkningsindustrin och ge fördelar till miljontals människor i behov av proteser runt om i världen.
Utländska forskningsframsteg
Steptics, ett ledande företag inom protestillverkning, har dramatiskt ökat tillgängligheten av proteser genom att industrialisera produktionen av CFRP-proteser med möjligheten att producera hundratals delar per dag. Företaget använder fiberlindningsteknik för att inte bara öka produktiviteten utan också minska tillverkningskostnaderna, vilket gör högpresterande proteser överkomliga för fler behövande.
Processen för att tillverka Steptics kolfiberkompositprotes är följande:
(1) Ett stort formningsrör skapas först med hjälp av fiberlindning, som visas nedan, med Torays T700-kolfiber som används för fibrerna.
(2) Efter att röret har härdat och formats skärs röret i flera segment (längst ner till vänster), och sedan skärs varje segment igen på mitten (längst ner till höger) för att få en halvfärdig del.
(3) I efterbehandlingen bearbetas de halvfärdiga delarna individuellt, och AI-assisterad anpassningsteknik introduceras i processen för att justera egenskaper som geometri och styvhet till den enskilda amputerade personen.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (även WhatsApp)
Tel: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adress: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang-distriktet, Shanghai
Publiceringstid: 24 juni 2024