Selon les statistiques de l'Organisation mondiale de la santé, des dizaines de millions de personnes dans le monde ont besoin de prothèses. Cette population devrait doubler d'ici 2050. Selon le pays et le groupe d'âge, 70% de ceux qui nécessitent des prothèses impliquent les membres inférieurs. Actuellement, les prothèses composites renforcées de haute qualité ne sont pas disponibles pour la plupart des amputés des membres inférieurs en raison du coût élevé associé à leur processus de fabrication complexe et fait à la main. La plupart des prothèses de pied en polymère renforcé en fibre de carbone (CFRP) sont fabriquées à la main en superposant plusieurs couches depréampeDans un moule, puis guérir dans un réservoir de presse à chaud, suivi d'une coupe et d'un fraisage, une procédure manuelle très coûteuse.
Avec l'avancement de la technologie, l'introduction d'équipements de fabrication automatisés pour les composites devrait réduire considérablement le coût. La technologie de l'enroulement des fibres, un processus de fabrication composite clé, modifie la façon dont les prothèses composites hautes performances sont produites, ce qui les rend plus efficaces et économiques.
Qu'est-ce que la technologie des fibres?
L'enroulement des fibres est un processus dans lequel les fibres continues sont enroulées sur une matrice ou un mandrin rotatif. Ces fibres peuvent êtrecomprimespré-imprégné derésineou imprégné parrésinePendant le processus d'enroulement. Les fibres sont enroulées dans des chemins et des angles spécifiques pour répondre aux conditions de déformation et de résistance requises par la conception. En fin de compte, la structure de la plaie est durcie pour former une partie composite légère et haute résistance.
Application de la technologie des enveloppements de fibres dans la fabrication prothétique
(1) Production efficace: la technologie de l'enroulement des fibres réalise l'automatisation et le contrôle précis, ce qui rend la production de prothèses beaucoup plus rapide. Par rapport à la production manuelle traditionnelle, l'enroulement des fibres peut produire un grand nombre de pièces prothétiques de haute qualité en peu de temps.
(2) Réduction des coûts: la technologie de l'enroulement des fibres peut réduire considérablement le coût de fabrication des prothèses en raison de l'amélioration de l'efficacité de la production et de l'utilisation des matériaux. Il a été signalé que l'adoption de cette technologie peut réduire le coût de la prothèse d'environ 50%.
(3) Amélioration des performances: la technologie de l'enroulement des fibres peut contrôler avec précision l'alignement et la direction des fibres pour optimiser les propriétés mécaniques de la prothèse. Les membres prothétiques en composites renforcés en fibre de carbone (CFRP) sont non seulement légers, mais ont également une résistance et une durabilité extrêmement élevées.
(4) Durabilité: les processus de production efficaces et l'utilisation des matériaux rendent la technologie de l'enroulement des fibres plus respectueuse de l'environnement. De plus, la durabilité et la nature légère des prothèses composites aident à réduire les déchets des ressources et la consommation d'énergie par l'utilisateur.
Avec les progrès continus de la technologie de l'enroulement des fibres, son application dans la fabrication de prothèses est plus prometteuse. À l'avenir, nous pouvons nous réjouir de systèmes de production plus intelligents, de choix de matériaux plus diversifiés et de conceptions prothétiques plus personnalisées. La technologie de l'enroulement des fibres continuera de promouvoir le développement de l'industrie de la fabrication de prothèses et d'apporter des avantages à des millions de personnes ayant besoin de prothèses dans le monde.
Progrès de la recherche à l'étranger
Steptics, une entreprise de fabrication prothétique de premier plan, a considérablement augmenté l'accessibilité des prothèses en industrialisant la production de prothèses CFRP avec la capacité de produire des centaines de pièces par jour. L'entreprise utilise la technologie de l'enroulement des fibres non seulement pour augmenter la productivité, mais aussi réduire les coûts de fabrication, ce qui rend les prothèses à haute performance abordables à plus de personnes dans le besoin.
Le processus de fabrication de la prothèse composite en fibre de carbone de Steptics est la suivante:
(1) Un tube de forage grand est d'abord créé à l'aide d'un enroulement en fibre, comme indiqué ci-dessous, avec la fibre de carbone T700 de Toray utilisée pour les fibres.
(2) Une fois le tube durci et formé, le tube est coupé en plusieurs segments (en bas à gauche), puis chaque segment est à nouveau coupé en deux (en bas à droite) pour obtenir une pièce semi-finie.
(3) En post-traitement, les pièces semi-finis sont usinées individuellement et la technologie de personnalisation assistée par l'IA est introduite dans le processus pour ajuster les propriétés telles que la géométrie et la rigidité à l'amputé individuel.
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