เทคโนโลยีการม้วนวัสดุคอมโพสิต: เปิดศักราชใหม่ของการผลิตอวัยวะเทียมที่มีประสิทธิภาพสูง —— ข้อมูลวัสดุคอมโพสิต

ตามสถิติขององค์การอนามัยโลก ผู้คนหลายสิบล้านคนทั่วโลกต้องการอุปกรณ์เทียม คาดว่าประชากรนี้จะเพิ่มขึ้นสองเท่าภายในปี 2593 70% ของผู้ที่ต้องใช้ขาเทียมเกี่ยวข้องกับแขนขาส่วนล่าง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเทศและกลุ่มอายุ ปัจจุบัน ขาเทียมที่เสริมด้วยเส้นใยคุณภาพสูงไม่สามารถใช้งานได้กับผู้พิการแขนขาส่วนล่างส่วนใหญ่ เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนและทำด้วยมือ ขาเทียมที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ส่วนใหญ่ทำด้วยมือโดยการซ้อนกันหลายชั้นพรีเพรกลงในแม่พิมพ์ จากนั้นบ่มในถังกดร้อน ตามด้วยการตัดแต่งและการกัด ซึ่งเป็นขั้นตอนแบบแมนนวลที่มีราคาแพงมาก

ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี การเปิดตัวอุปกรณ์การผลิตอัตโนมัติสำหรับคอมโพสิตคาดว่าจะช่วยลดต้นทุนได้อย่างมาก เทคโนโลยีการพันเส้นใยซึ่งเป็นกระบวนการผลิตคอมโพสิตที่สำคัญ กำลังเปลี่ยนแปลงวิธีการผลิตขาเทียมที่มีประสิทธิภาพสูง ทำให้มีประสิทธิภาพและประหยัดมากขึ้น

เทคโนโลยีการพันด้วยไฟเบอร์คืออะไร?

การพันเส้นใยเป็นกระบวนการที่เส้นใยต่อเนื่องถูกพันเข้ากับแม่พิมพ์หมุนหรือแมนเดรล เส้นใยเหล่านี้ก็ได้พรีเพกชุบไว้ล่วงหน้าด้วยเรซินหรือชุบด้วยเรซินในระหว่างกระบวนการคดเคี้ยว เส้นใยถูกพันในเส้นทางและมุมเฉพาะเพื่อให้เป็นไปตามสภาวะการเสียรูปและความแข็งแรงที่กำหนดโดยการออกแบบ ในที่สุด โครงสร้างของบาดแผลก็จะถูกรักษาให้กลายเป็นชิ้นส่วนคอมโพสิตที่มีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูง

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพันด้วยไฟเบอร์ในการผลิตขาเทียม

(1) การผลิตที่มีประสิทธิภาพ: เทคโนโลยีการพันด้วยไฟเบอร์ช่วยให้เกิดระบบอัตโนมัติและการควบคุมที่แม่นยำ ซึ่งทำให้การผลิตอวัยวะเทียมเร็วขึ้นมาก เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตแบบแมนนวลแบบดั้งเดิม การพันเส้นใยสามารถผลิตชิ้นส่วนเทียมคุณภาพสูงจำนวนมากได้ในระยะเวลาอันสั้น

(2) การลดต้นทุน: เทคโนโลยีการพันด้วยไฟเบอร์สามารถลดต้นทุนการผลิตขาเทียมได้อย่างมาก เนื่องจากการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและการใช้วัสดุ มีรายงานว่าการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้สามารถลดต้นทุนของอวัยวะเทียมได้ประมาณ 50%

(3) การเพิ่มประสิทธิภาพ: เทคโนโลยีการพันเส้นใยสามารถควบคุมการจัดตำแหน่งและทิศทางของเส้นใยได้อย่างแม่นยำ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติทางกลของอวัยวะเทียม แขนขาเทียมที่ผลิตจากวัสดุคอมโพสิตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ไม่เพียงแต่มีน้ำหนักเบา แต่ยังมีความแข็งแรงและความทนทานสูงมากอีกด้วย

(4) ความยั่งยืน: กระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพและการใช้วัสดุทำให้เทคโนโลยีการม้วนเส้นใยเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น นอกจากนี้ ลักษณะความทนทานและน้ำหนักเบาของขาเทียมแบบคอมโพสิตยังช่วยลดการสิ้นเปลืองทรัพยากรและการใช้พลังงานของผู้ใช้

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการพันเส้นใย การประยุกต์ใช้ในการผลิตอวัยวะเทียมจึงมีแนวโน้มมากขึ้น ในอนาคต เราสามารถตั้งตารอระบบการผลิตที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น การเลือกใช้วัสดุที่หลากหลายมากขึ้น และการออกแบบอุปกรณ์เทียมเฉพาะบุคคลมากขึ้น เทคโนโลยีการม้วนเส้นใยจะยังคงส่งเสริมการพัฒนาของอุตสาหกรรมการผลิตขาเทียม และนำประโยชน์มาสู่ผู้คนหลายล้านคนที่ต้องการขาเทียมทั่วโลก

ความคืบหน้าการวิจัยในต่างประเทศ

Steptics คือบริษัทผู้ผลิตอวัยวะเทียมชั้นนำ ได้เพิ่มความสามารถในการเข้าถึงอวัยวะเทียมได้อย่างมาก โดยทำให้การผลิตขาเทียม CFRP เป็นอุตสาหกรรมด้วยความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนได้หลายร้อยชิ้นต่อวัน บริษัทใช้เทคโนโลยีการพันเส้นใยไม่เพียงแต่เพิ่มผลผลิตเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนการผลิตอีกด้วย ทำให้อุปกรณ์เทียมที่มีประสิทธิภาพสูงมีราคาไม่แพงสำหรับผู้ที่ต้องการความช่วยเหลือมากขึ้น

ขั้นตอนการทำขาเทียมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ของ Steptics มีดังต่อไปนี้:

(1) ท่อขึ้นรูปขนาดใหญ่ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกโดยใช้การพันเส้นใย ดังที่แสดงด้านล่าง โดยใช้คาร์บอนไฟเบอร์ T700 ของ Toray สำหรับเส้นใย

(2) หลังจากที่ท่อแข็งตัวและขึ้นรูปแล้ว ท่อจะถูกตัดออกเป็นหลายส่วน (ซ้ายล่าง) จากนั้นแต่ละส่วนจะถูกผ่าครึ่งอีกครั้ง (ล่างขวา) เพื่อให้ได้ชิ้นส่วนกึ่งสำเร็จรูป
(3) ในขั้นตอนหลังการประมวลผล ชิ้นส่วนกึ่งสำเร็จรูปจะถูกตัดเฉือนแยกกัน และเทคโนโลยีการปรับแต่งที่ได้รับความช่วยเหลือจาก AI ถูกนำมาใช้ในกระบวนการเพื่อปรับคุณสมบัติ เช่น รูปทรงและความแข็งให้กับผู้ถูกตัดแขนขาแต่ละราย

Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368(รวมถึง WhatsApp)
โทร:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
ที่อยู่: NO.398 ถนนสีเขียวใหม่เมือง Xinbang เขตซงเจียงเซี่ยงไฮ้