Według statystyk Światowej Organizacji Zdrowia dziesiątki milionów ludzi na całym świecie potrzebuje protez. Oczekuje się, że do 2050 r. populacja ta podwoi się. W zależności od kraju i grupy wiekowej 70% osób wymagających protez dotyczy kończyn dolnych. Obecnie wysokiej jakości protezy kompozytowe wzmocnione włóknem są niedostępne dla większości osób po amputacji kończyn dolnych ze względu na wysokie koszty związane ze złożonym, ręcznym procesem ich wytwarzania. Większość protez stopy z polimeru wzmocnionego włóknem węglowym (CFRP) jest wykonywana ręcznie poprzez nakładanie wielu warstwprepregdo formy, następnie utwardzanie w zbiorniku prasy na gorąco, a następnie przycinanie i frezowanie, co jest bardzo kosztowną procedurą ręczną.
Oczekuje się, że wraz z postępem technologii wprowadzenie zautomatyzowanego sprzętu do produkcji kompozytów znacznie obniży koszty. Technologia nawijania włókien, kluczowy proces produkcji kompozytów, zmienia sposób wytwarzania wysokowydajnych protez kompozytowych, czyniąc je bardziej wydajnymi i ekonomicznymi.
Co to jest technologia owijania włóknami?
Nawijanie włókien to proces, w którym ciągłe włókna są nawijane na obrotową matrycę lub trzpień. Te włókna mogą byćprepregiwstępnie impregnowaneżywicalub impregnowaneżywicapodczas procesu nawijania. Włókna są nawinięte po określonych ścieżkach i pod określonymi kątami, aby spełnić warunki odkształcenia i wytrzymałości wymagane w projekcie. Ostatecznie zwinięta struktura jest utwardzana, tworząc lekką i wytrzymałą część kompozytową.
Zastosowanie technologii owijania włókien w produkcji protez
(1) Wydajna produkcja: Technologia nawijania włókien zapewnia automatyzację i precyzyjną kontrolę, co znacznie przyspiesza produkcję protez. W porównaniu z tradycyjną produkcją ręczną, nawijanie włókien pozwala w krótkim czasie wyprodukować dużą liczbę wysokiej jakości części protetycznych.
(2) Redukcja kosztów: Technologia nawijania włókien może znacznie obniżyć koszty produkcji protez dzięki poprawie wydajności produkcji i wykorzystaniu materiałów. Donoszono, że przyjęcie tej technologii może obniżyć koszt protezy o około 50%.
(3) Zwiększenie wydajności: Technologia nawijania włókien może precyzyjnie kontrolować wyrównanie i kierunek włókien, aby zoptymalizować właściwości mechaniczne protezy. Protezy kończyn wykonane z kompozytów wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP) są nie tylko lekkie, ale także charakteryzują się wyjątkowo dużą wytrzymałością i trwałością.
(4) Zrównoważony rozwój: Wydajne procesy produkcyjne i wykorzystanie materiałów sprawiają, że technologia nawijania włókien jest bardziej przyjazna dla środowiska. Ponadto trwałość i lekkość protez kompozytowych pomagają zmniejszyć marnowanie zasobów i zużycie energii przez użytkownika.
Wraz z ciągłym postępem technologii nawijania włókien, ich zastosowanie w produkcji protez staje się coraz bardziej obiecujące. W przyszłości możemy spodziewać się inteligentniejszych systemów produkcji, bardziej zróżnicowanych wyborów materiałowych i bardziej spersonalizowanych projektów protetycznych. Technologia nawijania włókien będzie w dalszym ciągu wspierać rozwój przemysłu produkcji protez i przynosić korzyści milionom ludzi potrzebujących protez na całym świecie.
Postęp badań za granicą
Steptics, wiodąca firma produkująca protezy, radykalnie zwiększyła dostępność protez poprzez uprzemysłowienie produkcji protez CFRP z możliwością wytwarzania setek części dziennie. Firma wykorzystuje technologię nawijania włókien, aby nie tylko zwiększyć produktywność, ale także obniżyć koszty produkcji, dzięki czemu wysokiej jakości protezy są dostępne dla większej liczby potrzebujących.
Proces wytwarzania protezy kompozytowej z włókna węglowego firmy Steptics wygląda następująco:
(1) Najpierw tworzona jest duża rura formująca przy użyciu uzwojenia włókien, jak pokazano poniżej, z włókna węglowego T700 firmy Toray użytego jako włókna.
(2) Po utwardzeniu i uformowaniu rury, rurkę tnie się na wiele segmentów (na dole po lewej), a następnie każdy segment jest ponownie przecinany na pół (na dole po prawej), aby uzyskać półprodukt.
(3) W procesie przetwarzania końcowego półprodukty są poddawane indywidualnej obróbce, a w procesie wprowadzana jest technologia dostosowywania wspomagana sztuczną inteligencją, aby dostosować właściwości, takie jak geometria i sztywność, do indywidualnej osoby po amputacji.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (również WhatsApp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: nr 398 New Green Road Xinbang Town, dystrykt Songjiang, Szanghaj
Czas publikacji: 24 czerwca 2024 r