В Пермском Политехе разработали новый метод 3D-печати протезов при помощи углеродного волокна
6 мая 2025 года пресс-служба Пермского национального исследовательского политехнического университета сообщила о создании новой технологии производства экзопротезов. Учёные разработали метод 3D-печати с использованием углеродного волокна, который позволяет создавать более прочные и доступные протезы.
Экзопротезы — это внешние устройства, заменяющие утраченные конечности. В отличие от имплантатов, они крепятся к культе (остатку конечности) и не требуют хирургического вмешательства. Такие протезы включают три ключевых элемента: гильзу, опору и стопу. Гильза, чашеобразная конструкция, надевается на конечность и служит для передачи нагрузки от тела на протез. Благодаря данным 3D-сканирования конечности, её можно спроектировать и напечатать образец на специальном принтере при помощи углеродного волокна высокой прочности (больше, чем у стали) с минимальным весом. По данным разработчиков, себестоимость производства таких протезов с такими деталями на 30-40% ниже традиционных титановых аналогов.
Как сообщает портал “Техкульт” от 1 сентября 2023 года, пермские ученые разработали 16 различных вариантов таких протезов, которые были использованы для исследования физического взаимодействия с мышечными тканями. При создании протезов применялись различные полимеры для печати и варьировалось расположение усиливающих углеродных волокон.
Основываясь на полученных данных, исследователи создали прототип гильзы с избирательным усилением. С помощью роботизированной системы была напечатана первая половина толщины стенки протеза. Затем проводилось укрепление прототипа путем размещения отдельных углеродных прутков по заранее разработанной траектории. После этого прутки закрывались дополнительными слоями полимера, и деталь доводилась до необходимой толщины стенки гильзы.
Этот метод позволяет эффективно интегрировать углеродные прутки в процессе печати, что обеспечивает их прочное соединение с полимерной основой и сокращает время производства индивидуальных протезов.
Согласно ВОЗ, ежегодно в мире производится около 1 млн протезов конечностей, но 70% пациентов в развивающихся странах не имеют доступа к качественным изделиям из-за их высокой стоимости. Новые технологии (например, 3D-печать с использованием прочного углеродного волокна) могут решить эту проблему. Запатентованная технология интеграции волокна в полимерную матрицу поможет увеличить срок службы протезов и равномерно распределить нагрузку на мышцы. В мире такие изделия уже производит компания UNYQ, а их тесты проводит Университет Ватерлоо. Во второй половине 2025 года начнутся клинические испытания новых образцов. Если они пройдут успешно, серийное производство таких протезов начнут в 2026-2027 году.
Инновации — ее тема: новые аудиоформаты (конечно, благодаря технологиям), новые методы производства протезов, новые способы получить детали лего. Читайте, чтобы окунуться в будущее!