Maailman terveysjärjestön tilastojen mukaan kymmenet miljoonat ihmiset ympäri maailmaa tarvitsevat proteeseja. Tämän väestön odotetaan kaksinkertaistuvan vuoteen 2050 mennessä. Maasta ja ikäryhmästä riippuen 70 % proteeseja tarvitsevista koskee alaraajoja. Tällä hetkellä korkealaatuiset kuituvahvisteiset komposiittiproteesit eivät ole useimpien alaraajojen amputoitujen saatavilla, koska niiden monimutkainen, käsintehty valmistusprosessi aiheuttaa korkeita kustannuksia. Useimmat hiilikuituvahvisteiset polymeeri (CFRP) jalkaproteesit valmistetaan käsin levittämällä useita kerroksiaprepregmuottiin, sitten kovetus kuumapuristussäiliössä, jota seuraa trimmaus ja jyrsintä, erittäin kallis manuaalinen toimenpide.
Tekniikan kehittyessä komposiittien automatisoitujen valmistuslaitteiden käyttöönoton odotetaan vähentävän kustannuksia merkittävästi. Kuitukäämitystekniikka, keskeinen komposiittivalmistusprosessi, muuttaa tehokkaan komposiittiproteesin valmistustapoja tehden niistä tehokkaampia ja taloudellisempia.
Mikä on Fiber Wrap -tekniikka?
Kuitukäämitys on prosessi, jossa jatkuvat kuidut kelataan pyörivälle suulakkeelle tai tuurnalle. Nämä kuidut voivat ollaprepregitesikyllästettyhartsitai kyllästettyhartsikelausprosessin aikana. Kuidut kääritään tiettyihin reitteihin ja kulmiin, jotta ne täyttävät suunnittelun edellyttämät muodonmuutos- ja lujuusolosuhteet. Lopulta haavarakenne kovetetaan kevyeksi ja erittäin lujaksi komposiittiosaksi.
Kuitukääreteknologian soveltaminen proteesien valmistukseen
(1) Tehokas tuotanto: Kuitukäämitystekniikka toteuttaa automaation ja tarkan ohjauksen, mikä nopeuttaa proteesien valmistusta paljon. Perinteiseen manuaaliseen tuotantoon verrattuna kuitukäämitys pystyy valmistamaan suuren määrän korkealaatuisia proteesiosia lyhyessä ajassa.
(2) Kustannusten alentaminen: Kuitukäämitystekniikka voi merkittävästi vähentää proteesien valmistuskustannuksia tuotannon tehokkuuden ja materiaalien käytön paranemisen ansiosta. On raportoitu, että tämän tekniikan käyttöönotto voi vähentää proteesin kustannuksia noin 50 %.
(3) Suorituskyvyn parantaminen: Kuitukäämitystekniikka voi tarkasti ohjata kuitujen kohdistusta ja suuntaa optimoidakseen proteesin mekaaniset ominaisuudet. Hiilikuituvahvistetuista komposiiteista (CFRP) valmistetut proteesit eivät ole vain kevyitä, vaan niillä on myös erittäin korkea lujuus ja kestävyys.
(4) Kestävyys: Tehokkaat tuotantoprosessit ja materiaalien käyttö tekevät kuidunkäämitystekniikasta ympäristöystävällisemmän. Lisäksi komposiittiproteesien kestävyys ja kevyt luonne auttavat vähentämään resurssien hukkaa ja käyttäjän energiankulutusta.
Kuitukäämiteknologian jatkuvan kehityksen myötä sen käyttö proteesien valmistuksessa on lupaavampaa. Tulevaisuudessa voimme odottaa älykkäämpiä tuotantojärjestelmiä, monipuolisempia materiaalivaihtoehtoja ja yksilöllisempiä proteesisuunnittelua. Kuitukäämitekniikka edistää jatkossakin proteeseja valmistavan teollisuuden kehitystä ja tuo etuja miljoonille proteeseja tarvitseville ihmisille ympäri maailmaa.
Ulkomaisen tutkimuksen edistyminen
Steptics, johtava proteeseja valmistava yritys, on dramaattisesti lisännyt proteesien saatavuutta teollistamalla CFRP-proteesien tuotannon siten, että se pystyy valmistamaan satoja osia päivässä. Yritys hyödyntää kuidunkäämitysteknologiaa tuottavuuden lisäämiseen, mutta myös valmistuskustannusten alentamiseen, mikä tekee korkean suorituskyvyn proteeseista edullisia useammille sitä tarvitseville.
Stepticsin hiilikuitukomposiittiproteesin valmistusprosessi on seuraava:
(1) Aluksi muodostetaan suuri muovausputki käyttämällä kuitukäämitystä, kuten alla on esitetty, ja kuituihin käytetään Torayn T700-hiilikuitua.
(2) Kun putki on kovettunut ja muodostettu, letku leikataan useisiin segmentteihin (alhaalla vasemmalla), ja sitten kukin segmentti leikataan uudelleen kahtia (alhaalla oikealla), jotta saadaan puolivalmis osa.
(3) Jälkikäsittelyssä puolivalmiit osat koneistetaan yksitellen, ja tekoälyavusteinen räätälöintitekniikka otetaan käyttöön prosessissa ominaisuuksien, kuten geometrian ja jäykkyyden, säätämiseksi yksittäisen amputoidun henkilön mukaan.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (myös WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Osoite: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Postitusaika: 24.6.2024