开发一种人体工程学增材制造的模块化,用于康复骑自行车

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造

背景情况:

• 康复循环需要专门的设备,以确保患者的舒适性和治疗效果.
• 现有的自行车可能无法提供足够的人体工程学支持或适应不同患者需求的可调性.
• 增材制造为创建定制和高性能生物医疗设备提供了机会.

研究的目的:

• 设计,制造和验证用于康复骑自行车的模块化人体工程学.
• 探索使用组合增材制造技术来创建多种材料的.
• 为了优化设计的机械性能,舒适性和成本效益.

主要方法:

• 复合激光粉床化 (LPBF) 用于金属基层 (AISI 316L) 和选择性激光烧结 (SLS) 用于热塑性聚氨 (TPU) 覆盖.
• 材料选 (TPU与聚烯) 基于弹性反应,能量消耗和可加工性.
• 在循环负荷下 (压力和位移受控制) 机械测试陀螺格子格子配置.
• 有限元法 (FEM) 模拟以与实验数据相关联并评估刚度.
• 可定制聚合物组件的成本建模.

主要成果:

• 热塑性聚氨 (TPU) 因其优越的弹性特性,能耗和SLS可加工性而被选择而不是聚烯 (PP).
• 经过10,000个循环后,最优的旋转状晶格配置 (8毫米细胞大小,0.3毫米壁厚) 显示出出色的合规性,稳定性和最小的永久变形.
• FEM模拟显示了与实验机械测试结果的良好相关性.
• 成本分析证实了模块化设计的经济可行性,具有可重复使用的金属底座.
• 模块化被成功制造并安装在循环人体表上,证明了功能可行性.

结论:

• 通过混合增材制造方法成功开发了一种用于康复骑自行车的新型模块化人体工程学.
• 优化的设计提供了机械性能,舒适性和成本效益的有希望的组合.
• 这种方法使定制成为可能,并证明了先进制造在制造专用康复设备方面的潜力.