Según las estadísticas de la Organización Mundial de la Salud, decenas de millones de personas en todo el mundo necesitan prótesis. Se espera que esta población se duplique para 2050. Dependiendo del país y el grupo de edad, el 70% de las personas que necesitan prótesis afectan las extremidades inferiores. Actualmente, las prótesis compuestas reforzadas con fibra de alta calidad no están disponibles para la mayoría de los amputados de miembros inferiores debido al alto costo asociado con su complejo proceso de fabricación hecho a mano. La mayoría de las prótesis de pie de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) se fabrican a mano superponiendo varias capas depreimpregnadoen un molde, luego se cura en un tanque de prensa caliente, seguido del recorte y fresado, un procedimiento manual muy costoso.
Con el avance de la tecnología, se espera que la introducción de equipos de fabricación automatizados para compuestos reduzca el costo significativamente. La tecnología de bobinado de fibras, un proceso clave de fabricación de compuestos, está cambiando la forma en que se producen las prótesis compuestas de alto rendimiento, haciéndolas más eficientes y económicas.
¿Qué es la tecnología Fiber Wrap?
El bobinado de fibras es un proceso en el que se enrollan fibras continuas en un troquel o mandril giratorio. Estas fibras pueden serpreimpregnadospreimpregnado conresinao impregnado porresinadurante el proceso de bobinado. Las fibras se enrollan en trayectorias y ángulos específicos para cumplir con las condiciones de deformación y resistencia requeridas por el diseño. En última instancia, la estructura de la herida se cura para formar una pieza compuesta liviana y de alta resistencia.
Aplicación de la tecnología Fiber Wrap en la fabricación de prótesis
(1) Producción eficiente: la tecnología de bobinado de fibra logra automatización y control preciso, lo que hace que la producción de prótesis sea mucho más rápida. En comparación con la producción manual tradicional, el bobinado de fibra puede producir una gran cantidad de piezas protésicas de alta calidad en poco tiempo.
(2) Reducción de costos: la tecnología de bobinado de fibra puede reducir significativamente el costo de fabricación de las prótesis debido a la mejora de la eficiencia de producción y la utilización del material. Se ha informado que la adopción de esta tecnología puede reducir el costo de las prótesis en aproximadamente un 50%.
(3) Mejora del rendimiento: la tecnología de bobinado de fibras puede controlar con precisión la alineación y dirección de las fibras para optimizar las propiedades mecánicas de la prótesis. Las prótesis hechas de compuestos reforzados con fibra de carbono (CFRP) no sólo son livianas, sino que también tienen una resistencia y durabilidad extremadamente altas.
(4) Sostenibilidad: Los procesos de producción eficientes y la utilización de materiales hacen que la tecnología de bobinado de fibra sea más respetuosa con el medio ambiente. Además, la durabilidad y el peso ligero de las prótesis compuestas ayudan a reducir el desperdicio de recursos y el consumo de energía por parte del usuario.
Con el continuo progreso de la tecnología de bobinado de fibras, su aplicación en la fabricación de prótesis es más prometedora. En el futuro, podemos esperar sistemas de producción más inteligentes, opciones de materiales más diversificadas y diseños protésicos más personalizados. La tecnología de bobinado de fibra seguirá promoviendo el desarrollo de la industria de fabricación de prótesis y aportando beneficios a millones de personas que necesitan prótesis en todo el mundo.
Progreso de la investigación en el extranjero
Steptics, una empresa líder en fabricación de prótesis, ha aumentado drásticamente la accesibilidad de las prótesis al industrializar la producción de prótesis de CFRP con la capacidad de producir cientos de piezas por día. La empresa utiliza tecnología de bobinado de fibra no solo para aumentar la productividad, sino también para reducir los costos de fabricación, haciendo que las prótesis de alto rendimiento sean asequibles para más personas que las necesitan.
El proceso de elaboración de la prótesis compuesta de fibra de carbono de Steptics es el siguiente:
(1) Primero se crea un tubo de formación grande usando bobinado de fibra, como se muestra a continuación, con fibra de carbono T700 de Toray utilizada para las fibras.
(2) Una vez curado y formado el tubo, el tubo se corta en varios segmentos (abajo a la izquierda) y luego cada segmento se corta nuevamente por la mitad (abajo a la derecha) para obtener una pieza semiacabada.
(3) En el posprocesamiento, las piezas semiacabadas se mecanizan individualmente y en el proceso se introduce tecnología de personalización asistida por IA para ajustar propiedades como la geometría y la rigidez a cada amputado.
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Hora de publicación: 24 de junio de 2024