[发明专利]一种连续碳纤维智能假肢的制造方法

说明书

本发明公开了一种连续碳纤维智能假肢的制造方法，包括以下步骤：(1)打印内衬，所述内衬为模拟腿部形状的壳结构；(2)在所述环形槽上缠绕连续碳纤维束；(3)在连续碳纤维束始末两端分别添加电极；(4)将真空薄膜覆盖在连续碳纤维束上；(5)启动真空泵，在真空辅助下树脂液通过树脂液流道从底部向上均匀浸渍连续碳纤维束，获得连续碳纤维增强体，形成接受腔；(6)安装电阻测量单元和数据采集及分析模块，连接电极与电阻测量单元；(7)将金属支架与接受腔、脚掌模型分别连接，完成制造；本发明将三维打印技术与连续纤维缠绕技术及真空辅助浸渍技术相结合，充分利用三维打印技术制造复杂结构的出色能力，实现个性化智能假肢的制造。

技术领域

本发明涉及人工假肢制造技术领域，特别涉及一种连续碳纤维智能假肢的制造方法。

背景技术

随着社会老龄化人口的不断增加、体育竞技水平的不断提高以及交通事故伤的迅猛增多，由各种暴力创伤、积累性劳损及疾病原因导致肢体残疾患者日益增加。对于截肢患者，安装假肢是代偿自身缺失肢体功能的唯一工程学方法，世界发达国家十分重视协助下肢残疾人残肢假肢功能开发和生活辅助设备的研发。

近年来，碳纤维增强复合材料在假肢领域得到了广泛的应用，以高分子聚合物为材料的假肢比其他假肢更美观、更轻便，且碳纤维增强的复合材料可达到假肢的轻量化，具有较大的使用价值。此外，连续碳纤维良好的力阻特性使得由连续碳纤维制成的复合材料结构件结构状态自监测成为可能。接受腔是假肢的一大关键部件，是残肢和假肢的衔接部件，一方面起到包容残肢并支配假肢的作用，另一方面起到承重作用。这就对接受腔提出很高的要求，一方面要求接受腔要有很好的软组织覆盖残肢端，以保证残肢不易磨损及舒适性，另一方面要求接受腔要与残肢能够全面接触，以保证残肢在接受腔内承重面积大与承重部位合理。

由于病患个体化差异对假肢接受腔个性化要求很高，而现行接受腔制造往往需要事先预制残肢端模具(包括取模、阴模制造等)，到获得接受腔需要很长时间。目前增材制造技术被认为是最适宜于个性化人工假体制造的技术，对于提高假肢的使用效果、舒适度以及病患对假肢的满意度具有重要意义。但由于增材制造技术层层叠加的工艺特点，导致连续纤维复合材料在打印方向上的力学性能较差，此外，打印结构件还受制于热塑性材料基体性能的影响，其力学性能与传统连续碳纤维复合材料制造工艺制造的结构件相比仍有较大的差距。

发明内容

本发明提供了一种连续碳纤维智能假肢的制造方法，将三维打印技术、连续碳纤维缠绕技术以及真空辅助浸渍技术相结合，实现高强度、自感知连续碳纤维智能假肢的制造。

一种连续碳纤维智能假肢的制造方法，包括以下步骤：

(1)打印内衬，所述内衬为模拟腿部形状的壳结构，包括：

碳纤维缠绕段，为所述壳结构的中部，外周向内凹陷形成环形槽，所述环形槽具有上槽边和下槽边；

树脂输入段，为所述壳结构的下部，内部设有树脂液流道，所述树脂液流道进口开设在所述树脂输入段，所述树脂液流道出口设置在所述下槽边上；

真空吸引段，为所述壳结构的上部，设有连通至所述上槽边的真空出口；

(2)在所述碳纤维缠绕段上缠绕连续碳纤维束；

(3)在连续碳纤维束始末两端分别添加电极；

(4)将真空薄膜覆盖在连续碳纤维束上；

(5)顶端的真空出口与真空泵吸管相连接，树脂液流道与外部树脂液供应装置相连，启动真空泵，在真空辅助下树脂液通过树脂液流道从底部向上均匀浸渍连续碳纤维束，浸渍结束进行树脂固化定型，去除真空薄膜，获得连续碳纤维增强体，形成接受腔；

(6)安装电阻测量单元和数据采集及分析模块，连接电极与电阻测量单元；

(7)将金属支架与接受腔、脚掌模型分别连接，完成整个假肢的制造。