Optimización de dispositivos ortopédicos
Summary | Design optimisation of orthotic device results in 40% weight saving
El problema | Ricoh 3D se asoció con profesionales médicos en The Unidad de Investigación Ortésica y Evaluación Locomotora (ORLAU) para fabricación en serie Un mecanismo de palanca y bisagra que ayuda a los pacientes a colocarse y quitarse el tobillo y el pie. ortesis.
Luego, nuestros ingenieros se propusieron reducir el peso de la pieza para mejorar aún más la comodidad y bajar el precio para esta industria extremadamente sensible a los costos, pero sin comprometer la resistencia de la pieza necesaria para separar el dispositivo de la pierna del paciente.
La solución | Se utiliza un CCD (Dispositivo de Corrección de Contracturas) de tobillo para ayudar a tratar a pacientes con tensión muscular y de tejidos blandos alrededor del músculos del tobillo y la pantorrilla.
A menudo, a los pacientes les resulta difícil ponerse y quitarse regularmente un dispositivo ortopédico durante su rehabilitación. El equipo de investigación en ortesis del Hospital Ortopédico Robert Jones y Agnes Hunt desarrolló un ingenioso mecanismo de palanca-bisagra que abre el dispositivo de apoyo central (CCD) para facilitar su uso y, al mismo tiempo, ayuda al usuario a aplicar la fuerza de estiramiento.
Este mecanismo se fabricó por primera vez a través de mecanizado y montaje convencionales pero, tras consultar con Ricoh 3D, Estaba claro que la impresión 3D ofrecía una mejor opción al imprimir la rótula. función in situ, eliminando la necesidad de ensamblaje. El producto terminado fue Ligero y robusto, pero flexible y probado en más de 3000 ciclos, con un vida útil estimada de más de cinco años.
La ayuda impresa en 3D recibió comentarios positivos de los usuarios, pero el equipo 3D de Ricoh sabía que era posible obtener beneficios adicionales, como estructuras reticulares y eliminación de polvo atrapado, mediante software de optimización de diseño, manteniendo al mismo tiempo la resistencia suficiente para la aplicación prevista. Dado que el dispositivo se produce en pequeñas cantidades, la clave era reducir el coste total mediante una pieza más ligera con menor consumo de polvo.
En primer lugar, se realizó un análisis de elementos finitos (FEA) para determinar el factor de seguridad actual y determinar cuánto material se podía eliminar y dónde. No existían restricciones estructurales internas, pero el equipo tuvo que prever la eliminación del polvo no sinterizado para aligerar la pieza y, por lo tanto, reducir el tiempo de sinterización.
A continuación, se crearon mejoras de Diseño Generativo (GD) Usando software inteligente para eliminar material. Las estructuras reticulares fueron… Se introdujo y se eliminó el polvo atrapado para aligerar la palanca en un 40%, desde 48,3 g a 29,2 g y lograr una reducción de costes del 15 %
Se llevaron a cabo una serie de pruebas de carga destructiva Para confirmar que la pieza recientemente optimizada funcionó y fue tan resistente como la original. diseño. Los resultados demostraron que, al igual que el original, la pieza no podía ser destruido y devuelto a su forma original después de la prueba.
La pieza recientemente optimizada y más rentable se reunió todos los requisitos de curvatura y calidad del cliente, mientras que el innovador y futurista El diseño también atrajo a los usuarios finales.
El sistema de mecanismo de palanca-bisagra ahora está en pleno funcionamiento. Producción y ayuda a hacer la vida más fácil a los pacientes gracias al 3D tecnología.
Ricoh 3D espera trabajar con ORLAU en futuras innovaciones en el ámbito sanitario, ya que el sector médico continúa descubriendo los beneficios de la impresión 3D a la hora de mejorar y personalizar el tratamiento.
