根據世界衛生組織統計數據，全球有上千萬(wàn)人需要假肢。預計到2050年，這一人口將翻一番。根據國家和年齡組的不同，70%需要假肢的人涉及下肢。目前，大多數下肢截肢患者無(wú)法獲得高質(zhì)量的纖維增強復合材料假肢，因為其復雜的手工制造過(guò)程導致成本高昂。大多數碳纖維增強聚合物（CFRP）足部假肢是通過(guò)手工將多層預浸料層疊到模具中，然后在熱壓罐中固化，再進(jìn)行修剪和銑削制成的，手工程序非常昂貴。

隨著(zhù)科技的發(fā)展，復合材料自動(dòng)化制造設備的引入有望大幅降低成本。纖維纏繞技術(shù)作為一種關(guān)鍵的復合材料制造工藝，正在改變高性能復合材料假肢的生產(chǎn)方式，使其更加高效和經(jīng)濟。

什么是纖維纏繞技術(shù)？

纖維纏繞是一種將連續纖維纏繞在旋轉的模具或心軸上的工藝。這些纖維可以是預先浸漬了樹(shù)脂的預浸料，也可以在纏繞過(guò)程中通過(guò)樹(shù)脂進(jìn)行浸漬。纖維按照特定的路徑和角度纏繞，以滿(mǎn)足設計要求的變形及強度條件。纏繞好的結構在固化后形成輕質(zhì)且高強度的復合材料部件。

纖維纏繞技術(shù)在假肢制造中的應用
（1）高效生產(chǎn)：纖維纏繞技術(shù)實(shí)現了自動(dòng)化和精確控制，使得假肢的生產(chǎn)速度大大提高。與傳統手工制作相比，纖維纏繞可以在短時(shí)間內生產(chǎn)出大量高質(zhì)量的假肢部件。
（2）降低成本：由于生產(chǎn)效率的提升和材料利用率的提高，纖維纏繞技術(shù)可以顯著(zhù)降低假肢的制造成本。據報道，采用這種技術(shù)可以使假肢的成本降低約50%。
（3）提升性能：纖維纏繞技術(shù)能夠精確控制纖維的排列和方向，從而優(yōu)化假肢的力學(xué)性能。采用碳纖維增強復合材料（CFRP）的假肢不僅輕便，而且具有極高的強度和耐用性。
（4）可持續性：高效的生產(chǎn)過(guò)程和材料利用率使纖維纏繞技術(shù)更具環(huán)保優(yōu)勢。此外，復合材料假肢的耐用性和輕量化特性有助于減少資源浪費和使用者的能量消耗。

隨著(zhù)纖維纏繞技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在假肢制造中的應用前景更加廣闊。未來(lái)，可以期待更加智能化的生產(chǎn)系統，更加多樣化的材料選擇，以及更加個(gè)性化的假肢設計。纖維纏繞技術(shù)將繼續推動(dòng)假肢制造行業(yè)的發(fā)展，為全球數百萬(wàn)需要假肢的人們帶來(lái)福音。

在過(guò)去的5至10年中，在假體生產(chǎn)中使用碳纖維復合材料和輕金屬合金是技術(shù)上的大的飛躍。現代假肢設備可幫助成千上萬(wàn)的人至少部分補償其缺失的肢體并過(guò)上高質(zhì)量的生活。一些用戶(hù)從事體育活動(dòng)，甚至打破記錄。在選擇用于制造義肢的材料時(shí)，碳纖維/環(huán)氧復合材料因其眾多因素而脫穎而出，包括抗張強度和抗壓強度，模量，抗沖擊性，耐疲勞性，比重，易于制造等，衛生和美學(xué)因素。得益于碳復合材料假肢，全世界成千上萬(wàn)的人生活得更好，更充實(shí)。

小科普：如何選不同材料制成的的假肢
1、功能需求：首先確定使用假肢的具體功能需求，例如支撐重量、運動(dòng)靈活度、耐磨性等。根據需求選擇材料，如碳纖維、聚乙烯、鋯合金等。
2、輕量化：假肢需要輕量化以提供更好的舒適感和靈活度。選擇輕質(zhì)材料，如碳纖維、聚合物材料等。
3、強度和耐久性：假肢需要具備足夠的強度和耐久性，能夠承受日常使用以及特殊運動(dòng)或活動(dòng)帶來(lái)的負荷。選擇強度高的材料，如鈦合金、鋯合金等。
4、人體相容性：選擇對人體相容性好的材料，避免引起過(guò)敏或不適癥狀。醫用級的聚合物材料通常較為理想。
5、制造成本和可行性：考慮選擇材料的制造成本和可行性，包括材料成本、加工工藝和現有技術(shù)設備等方面。在可行范圍內選擇質(zhì)量和成本平衡的材料。

綜合以上因素，需向專(zhuān)業(yè)醫療設備制造商、工程師或康復專(zhuān)家尋求建議，并根據個(gè)人需求和醫生建議進(jìn)行選擇。


文章來(lái)源： 英特力新材料，每日產(chǎn)經(jīng)事，復合材料力學(xué)