Згідно зі статистикою Всесвітньої організації охорони здоров'я, десятки мільйонів людей у всьому світі потребують протезування. Очікується, що до 2050 року ця популяція подвоїться. Залежно від країни та вікової групи, 70% тих, хто потребує протезування, стосуються нижніх кінцівок. Наразі високоякісні композитні протези, армовані волокном, недоступні для більшості людей з ампутованими нижніми кінцівками через високу вартість, пов'язану зі складним ручним процесом виробництва. Більшість протезів стопи з вуглецевого полімеру (CFRP) виготовляються вручну шляхом нашарування кількох шарів...препрегу форму, потім затвердіння в резервуарі гарячого преса, після чого слідує обрізка та фрезерування, дуже дорога ручна процедура.
З розвитком технологій очікується, що впровадження автоматизованого виробничого обладнання для композитів значно знизить витрати. Технологія намотування волокон, ключовий процес виробництва композитів, змінює спосіб виробництва високопродуктивних композитних протезів, роблячи їх більш ефективними та економічними.
Що таке технологія обгортання волокон?
Намотування волокон – це процес, під час якого безперервні волокна намотуються на обертову матрицю або оправку. Ці волокна можуть бутипрепрегипопередньо просоченийсмолаабо просоченісмолапід час процесу намотування. Волокна намотуються певними траєкторіями та кутами, щоб відповідати умовам деформації та міцності, необхідним для конструкції. Зрештою, намотана структура затвердіває, утворюючи легку та високоміцну композитну деталь.
Застосування технології обгортання волокон у виробництві протезів
(1) Ефективне виробництво: Технологія намотування волокон забезпечує автоматизацію та точний контроль, що значно пришвидшує виробництво протезів. Порівняно з традиційним ручним виробництвом, намотування волокон дозволяє виготовити велику кількість високоякісних протезних деталей за короткий час.
(2) Зниження витрат: Технологія намотування волокон може значно знизити вартість виробництва протезів завдяки підвищенню ефективності виробництва та використанню матеріалів. Повідомлялося, що впровадження цієї технології може знизити вартість протезів приблизно на 50%.
(3) Покращення продуктивності: Технологія намотування волокон дозволяє точно контролювати вирівнювання та напрямок волокон для оптимізації механічних властивостей протеза. Протези, виготовлені з вуглецевих волокнистих композитів (CFRP), не тільки легкі, але й мають надзвичайно високу міцність та довговічність.
(4) Сталий розвиток: Ефективні виробничі процеси та використання матеріалів роблять технологію намотування волокон більш екологічною. Крім того, довговічність та легкість композитних протезів допомагають зменшити втрати ресурсів та споживання енергії користувачем.
З постійним розвитком технології намотування волокон, її застосування у виробництві протезів є більш перспективним. У майбутньому ми можемо очікувати на розумніші виробничі системи, більш диверсифікований вибір матеріалів та більш персоналізовані конструкції протезів. Технологія намотування волокон продовжуватиме сприяти розвитку галузі виробництва протезів та приносити користь мільйонам людей, які потребують протезів у всьому світі.
Прогрес закордонних досліджень
Steptics, провідна компанія з виробництва протезів, значно підвищила доступність протезів, індустріалізувавши виробництво протезів з вуглецевого волокна (CFRP), що дозволяє виробляти сотні деталей на день. Компанія використовує технологію намотування волокон не лише для підвищення продуктивності, але й для зниження виробничих витрат, роблячи високопродуктивні протези доступними для більшої кількості людей, які їх потребують.
Процес виготовлення протеза з вуглецевого композиту від Steptics виглядає наступним чином:
(1) Спочатку створюється велика формувальна труба за допомогою намотування волокна, як показано нижче, з використанням вуглецевого волокна Toray T700 для волокон.
(2) Після затвердіння та формування трубки її розрізають на кілька сегментів (внизу ліворуч), а потім кожен сегмент знову розрізають навпіл (внизу праворуч), щоб отримати напівфабрикат.
(3) Під час постобробки напівфабрикати обробляються окремо, а в процесі впроваджується технологія налаштування за допомогою штучного інтелекту для налаштування таких властивостей, як геометрія та жорсткість, для кожного конкретного пацієнта з ампутованою кінцівкою.
Шанхайська компанія з технології нових матеріалів Orisen, ТОВ
М: +86 18683776368 (також WhatsApp)
Тел.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адреса: № 398, Нью-Грін-роуд, місто Сіньбан, район Сунцзян, Шанхай
Час публікації: 24 червня 2024 р.