3D打印变刚度形状记忆材料在假肢接受腔制备的应用

发布时间:2021-05-15    来源:im体育 nbsp;   浏览:99542次
本文摘要:由于疾病和事故,截肢的患病率大大减少。

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由于疾病和事故,截肢的患病率大大减少。尽管假肢技术和医疗护理技术都获得相当大变革,但是假肢的制作和组装依然是一个不存在很多挑战的过程。一个假肢技师一般来说必须十几年的工作经验才能成功的已完成假肢的组装过程,而且目前没有效地的设计和测量手段,依然必须病人的主管对系统展开修型和调试。

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大多数截肢病人的残肢体积和形状都会随时间发生变化(收缩或膨胀),这使得假肢的精确加装显得更为艰难。假肢拒绝接受腔必需柔软并与残肢密切契合,以传送较小的力,但同时也必需维持坚硬,以尽量减少对残肢的损害。

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近期3D打印机的变刚性结构(variable-stiffnessstructure)在自适应变形方面的应用于展现出出有更加大的潜力。葡萄牙里斯本大学和英格兰布里斯托尔大学的研究人员利用显PLA材料的高效率逆刚性和形状记忆性能,通过设计温度控制的变刚性层,构建假肢拒绝接受腔的较慢取型,并可以展开重复共轭的形状调整。图1.PLA材料的形状记忆不道德研究人员用于显PLA材料打印机成型如图1右图的方框结构,并展开了材料的形状恢复能力试验。

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a为打印机成型样件的完整形状;b为冷却至材料玻璃化温度Tg(59.2±1℃)以上,读取产生变形,加热至室温;c为对样件再度冷却;d为冷却后完全恢复形状。研究人员设计了球形和蝶形两种框架结构,打印机测试了这两种结构在一下四个时间点的刚性和变形情况:S1:初始状态。在室温下,初始并未变形的试样。SS:硬状态。

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初始并未变形的试样,温度为T>Tg。SD:变形状态。室温下的变形试样。SR:完全恢复状态。

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在室温下完全恢复形状的试样。图2.球形结构、蝶形结构的平均值刚性和高度变化结果显示:材料被冷却至Tg以上,两种结构的刚性明显减少,结构再次发生显著的变形,当再度冷却后,两种结构的刚性和形状皆完全恢复至与初始形状相似。这种性能为拒绝接受腔的设计获取了很好的手段,将材料冷却至Tg以上,材料显得坚硬不易变形,将残肢与材料认识可以较慢取得密切契合残肢得拒绝接受腔几何形状,加热并相同形状。再度冷却后结构完全恢复形状可以适应环境残肢的形状变化。

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