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 que requieren prótesis involucran las extremidades inferiores. Actualmente, las prótesis compuestas reforzadas con fibra de alta calidad no están disponibles para la mayoría de los amputados de las extremidades inferiores debido al alto costo asociado con su complejo proceso de fabricación hecho a mano. La mayoría de las prótesis de los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) se elaboran a mano mediante capas de múltiples capas deprepararEn un molde, luego curando en un tanque de prensa caliente, seguido de recorte y molienda, un procedimiento manual muy costoso.
Con el avance de la tecnología, se espera que la introducción de equipos de fabricación automatizados para compuestos reduzca significativamente el costo. La tecnología de devanamiento de fibra, un proceso de fabricación compuesto clave, está cambiando la forma en que se producen prótesis compuestas de alto rendimiento, lo que las hace más eficientes y económicas.
¿Qué es la tecnología de envoltura de fibra?
El devanado de fibra es un proceso en el que las fibras continuas se enrollan sobre un troquel o mandril giratorio. Estas fibras pueden serprepregspre-impregnado conresinao impregnado porresinadurante el proceso de devanado. Las fibras se enrollan en caminos y ángulos específicos para cumplir con las condiciones de deformación y fuerza requeridas por el diseño. En última instancia, la estructura de la herida se cura para formar una parte compuesta liviana y de alta resistencia.
Aplicación de la tecnología de envoltura de fibra en la fabricación protésica
(1) Producción eficiente: la tecnología de devanamiento de fibra realiza la automatización y el control preciso, lo que hace que la producción de prótesis sea mucho más rápida. En comparación con la producción manual tradicional, el devanado de fibra puede producir una gran cantidad de piezas protésicas de alta calidad en poco tiempo.
(2) Reducción de costos: la tecnología de devanamiento 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 la prótesis en aproximadamente un 50%.
(3) Mejora del rendimiento: la tecnología de devanado de fibra puede controlar con precisión la alineación y la dirección de las fibras para optimizar las propiedades mecánicas de la prótesis. Las extremidades protésicas hechas de compuestos reforzados con fibra de carbono (CFRP) no solo son livianas, sino que también tienen una resistencia y durabilidad extremadamente alta.
(4) Sostenibilidad: los procesos de producción eficientes y la utilización de materiales hacen que la tecnología de devanamiento de fibra sea más amigable con el medio ambiente. Además, la durabilidad y la naturaleza liviana de las prótesis compuestas ayudan a reducir los desechos de recursos y el consumo de energía por parte del usuario.
Con el progreso continuo de la tecnología de devanamiento de fibra, 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 devanamiento de fibra continuará promoviendo el desarrollo de la industria manufacturera de prótesis y traerá beneficios a millones de personas que necesitan prótesis en todo el mundo.
Progreso de investigación en el extranjero
Steptics, una empresa de fabricación de prótesis líder, ha aumentado dramáticamente la accesibilidad de las prótesis al industrializar la producción de prótesis de CFRP con la capacidad de producir cientos de piezas por día. La compañía utiliza la tecnología de devanamiento de fibra no solo para aumentar la productividad, sino también reducir los costos de fabricación, lo que hace que las prótesis de alto rendimiento sean asequibles para más personas necesitadas.
El proceso de fabricación de la prótesis compuesta de fibra de carbono de Steptics es el siguiente:
(1) Primero se crea un tubo de formación grande usando devanado de fibra, como se muestra a continuación, con la fibra de carbono T700 de Toray utilizada para las fibras.
(2) Después de que el tubo se cura y se forma, el tubo se corta en múltiples segmentos (abajo a la izquierda), y luego cada segmento se corta por la mitad (abajo a la derecha) para obtener una parte semi-terminada.
(3) En el procesamiento posterior, las piezas semi-terminadas se mecanizan individualmente, y la tecnología de personalización asistida por AI-AI se introduce en el proceso para ajustar las propiedades como la geometría y la rigidez al amputado individual.
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Tiempo de publicación: junio 24-2024