新加坡工程公司 Delsson 与新加坡南洋理工大学 (NTU Singapore) 的 3D 打印专家合作,在当地为患有膝盖问题的老年人开发了一种更轻但更坚固的护膝。
使用 3D 打印技术(也称为增材制造),该团队成功地将传统外骨骼护膝(通常使用金属制成)的重量减轻了 30%,这要归功于使用轻质塑料和辅助弹簧的新设计。
膝盖疼痛是世界各地 65 岁以上人群的常见问题,据估计有三分之一的美国人口曾报告曾遭受过膝盖疼痛。2017 年,新加坡 60 岁及以上的老年人中有 20% 患有慢性疼痛。
支具通常是给老年患者开的,以帮助减轻他们膝关节的负担,以及帮助那些接受过膝盖手术的患者,例如运动员经常遭受的韧带撕裂的重建。
基于南洋理工大学研究人员 3D 打印的原型辅助骨科支架,Delsson 和新加坡骨科中心开发了一种名为 X-Brace 的独特产品,它看起来类似于蝙蝠侠在电影《黑暗》中使用的光滑护膝骑士崛起。它重约 720 克,比重量超过 1 公斤的典型金属矫形支架轻 30%。
在国家增材制造创新集群 (NAMIC) 的支持下,这是一个由 NTU 的创新和企业公司 NTUitive 领导的国家平台计划,这个联合研究项目展示了新加坡强大的研发能力如何改变传统产品并提高我们本地公司的竞争力.
使用增材制造的原型制作过程和产品设计迭代是在 NTU 的新加坡 3D 打印中心进行的,该中心是 NAMIC 支持项目研发和翻译的大学中心之一。该项目资金得到了 NAMIC 的快速概念资金计划的支持。
南洋理工大学机械与航空航天工程学院该项目的首席研究员助理教授陈伟利表示,3D 建模被大量用于验证导致重量减轻的各种设计理念。
南洋理工大学博士 Joel Lim 先生作为 Chan 助理教授团队的学生,领导了与 Delsson 讨论的设计工作,并 3D 打印了用于现实生活验证测试的原型。
“重量轻和强度对这个项目至关重要。我们首先分析了传统的护膝及其当前的材料清单。我们决定改用具有优化结构的塑料材料。使用拓扑优化和描绘的应力图和 3D 建模,然后我们设计了新的结构和关节,它们的强度足以承受膝盖的弯曲,并仍能帮助它向正确的方向移动,”林先生解释道。