De meest voorkomende methoden voor het vervaardigen van onderdelen voor revalidatie-exoskeletten zijn CNC-bewerking, 3D-printen, spuitgieten, plaatbewerking en composietvorming. Veelgebruikte materialen zijn onder andere aluminiumlegeringen, titanium, roestvrij staal, PEEK en siliconen voor onderdelen die in contact komen met het lichaam. Deze materiaalkeuze beïnvloedt de sterkte, het gewicht, de biocompatibiliteit, de productiekosten en de levertijd van de onderdelen. Gewrichtsbehuizingen vereisen nauwe toleranties. Manchetten op maat moeten biocompatibele oppervlakken hebben. Frameplaten moeten sterk maar licht zijn. Elke methode heeft duidelijke voordelen voor bepaalde componenten. We zullen elk proces en materiaal in detail bekijken. Het artikel behandelt ook ontwerpoverwegingen, wettelijke normen en tips voor het kiezen van productiepartners.
Overzicht van gangbare fabricagemethoden voor onderdelen van revalidatie-exoskeletrobots
De onderdelen van revalidatie-exoskeletten vallen in een paar hoofdcategorieën. Gewrichtsconstructies en aandrijfconnectoren vormen het hart van elk apparaat. Steunframes en structurele beugels houden alles bij elkaar. Elke groep moet sterke mechanische eigenschappen hebben, omdat deze machines het menselijk gewicht dragen en de hele dag met de drager meebewegen.
Belangrijke onderdelen van een revalidatie-exoskeletrobot
Verbindingsstukken en aandrijfconnectoren
Gewrichten zijn de plekken waar beweging plaatsvindt. Een heupgewricht, een kniegewricht of een vingergewricht moeten soepel bewegen en herhaalde belasting aankunnen. Aandrijfconnectoren verbinden motoren met deze gewrichten, dus ze moeten onder koppel goed uitgelijnd blijven. Elke speling in deze onderdelen uit zich in schokkerige bewegingen, en dat voelt verkeerd aan voor de patiënt.
Steunframes en constructiebeugels
Het frame draagt de kracht van het lichaam naar de grond. Beugels verbinden actuatoren, sensoren en banden tot één stijf geheel. Deze onderdelen moeten stijf zijn, maar tegelijkertijd licht blijven. Een zwaar frame zorgt ervoor dat de drager snel vermoeid raakt.
Het is belangrijk op te merken dat de proces- en materiaalkeuze per toepassing verschilt. Een hulpmiddel voor de bovenste ledematen stelt andere eisen dan een hulpmiddel voor de onderste ledematen. Handexoskeletten maken vaak gebruik van zachte materialen, terwijl stijve ontwerpen afhankelijk zijn van metaal. Vanuit praktisch oogpunt omvatten de vijf procesfamilies die in dit artikel worden behandeld: CNC-bewerking, 3D-printen, spuitgieten, plaatbewerking en composiet- of siliconenvorming.
Hoe proceskeuze de onderdelen van revalidatie-exoskeletrobots beïnvloedt
Geometrie, tolerantie en productievolume
De geometrie is bepalend voor de eerste beslissing. Complexe, voorgevormde oppervlakken maken 5-assige CNC-bewerking of 3D-printen de meest geschikte methode. Eenvoudige, vlakke platen lenen zich goed voor plaatmetaal. Het productievolume is bepalend voor de tweede beslissing. Unieke, op maat gemaakte manchetten lenen zich goed voor 3D-printen, terwijl duizenden identieke hoezen beter geschikt zijn voor spuitgieten.
Tolerantie is de derde factor en is vooral belangrijk bij de verbindingen. De onderstaande tabel laat zien hoe CNC-bewerking en 3D-printen zich verhouden voor de behuizingen van verbindingen.
| Criterium | CNC Machining | 3D afdrukken |
| Precisie / Tolerantie | Bereikt een nauwkeurigheid van ±0.005 mm op 5-assige titaniumverbindingen. | Verbeterd voor prototyping, minder geschikt voor productieonderdelen. |
| Oppervlaktebehandeling | Levert een Ra-waarde van 0.8 of hoger. | Niet gespecificeerd als voldoend aan de eisen voor sterilisatiekwaliteit |
| Materiaalcompatibiliteit: | Vrijwel alle medische materialen, waaronder titanium van klasse 5 en PEEK. | Beperkt in vergelijking met CNC voor zeer sterke medische materialen. |
| Rol in gezamenlijke huisvesting | Bij voorkeur voor kritische eindeffectoren en koppelingen. | Gebruikt voor prototyping; productieonderdelen worden nog steeds met CNC-machines gemaakt. |
Een kogelgewricht in de heup laat zien waarom dit belangrijk is. De kogel moet met vrijwel geen speling in de kom passen. Met een CNC-machine kan die kogel tot op enkele micrometers nauwkeurig worden gefreesd, en de kom volgt die precisie voor een nauwsluitende pasvorm. Dat niveau van controle is met alleen printen moeilijk te bereiken.
Afweging tussen kosten, snelheid en precisie
Snelheid en kosten staan lijnrecht tegenover elkaar. CNC-bewerking biedt precisie, maar de insteltijd is beperkt. 3D-printen vereist geen gereedschap, waardoor iteratie snel verloopt. Spuitgieten heeft hoge initiële gereedschapskosten, maar de prijs per stuk daalt aanzienlijk bij grotere volumes. Plaatmetaal kan snel worden gebogen en gestanst voor vlakke onderdelen. Kies het proces dat aansluit bij uw gewenste tolerantie en batchgrootte, niet het proces dat het meest geavanceerd klinkt.
Hoe materiaalkeuze de onderdelen van een revalidatie-exoskelet beïnvloedt.
Sterkte-gewichtsverhouding en vermoeiingslevensduur
Het materiaal bepaalt de maximale prestaties. Titanium Grade 5 (Ti-6Al-4V) biedt een superieure sterkte-gewichtsverhouding en is biocompatibel, maar is moeilijk te bewerken en kan de prijs van een onderdeel met 40-60% verhogen ten opzichte van aluminium. Aluminium 6061-T6 heeft een vloeigrens van 310 MPa en is gemakkelijk en goedkoop te bewerken. Het is geschikt voor onderdelen met een lage belasting en secundaire constructies.
Voor constructies die niet geïmplanteerd of gesteriliseerd worden, biedt aluminium een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding met lagere materiaal- en bewerkingskosten. Hard geanodiseerd aluminium kan ook gebruikt worden als slijtvaste geleiders of behuizingen.
Bij rigide revalidatie-exoskeletten worden vaak verschillende materialen gecombineerd. Een veelvoorkomende configuratie bestaat uit een aluminium frame met scharnieren van roestvrij staal of titanium. Dit verlaagt het totale gewicht en verhoogt tegelijkertijd de stevigheid op de plekken waar de belasting het hoogst is.
Biocompatibiliteit en huidcontact
Elk oppervlak dat in contact komt met de huid vereist verzorging. Siliconen zijn zeer geschikt voor manchetten, kussentjes en voeringen omdat ze zacht en huidvriendelijk zijn. Metalen die dicht bij het lichaam worden gebruikt, moeten corrosiebestendig en gemakkelijk te reinigen zijn. Materiaalcertificaten en traceerbaarheid ondersteunen dit en zijn van belang voor de productie van medische exoskeletrobots volgens ISO 13485. Dezelfde discipline geldt voor de productie van onderdelen voor medische robots, waar elke batch gedocumenteerd moet worden.
De keuze van materialen en processen bepaalt samen het gewicht, het comfort, de kosten en de veiligheid. Als die combinatie klopt, valt de rest van het productieproces van de exoskeletrobotcomponenten vanzelf op zijn plaats.
CNC-precisiebewerking voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
CNC-precisiebewerking maakt gebruik van 3-assige, 4-assige en 5-assige freesmachines. 3-assige machines frezen eenvoudige vormen vanuit één richting. 5-assige machines kantelen het gereedschap en het werkstuk tegelijkertijd. Hierdoor kunnen ze complexe krommingen in één bewerking bereiken. Dat bereik is van groot belang voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten. Gewrichten buigen op manieren die een vlakke frees niet kan volgen.
Toepassingen in revalidatie-exoskeletonderdelen
Verbindingsbehuizingen en constructiebeugels
De behuizingen van de gewrichten in exoskeletten zijn zeer complexe en nauwkeurige onderdelen. Ze dragen het gewicht van de gebruiker en de impact van het lopen. Ze bieden ook exacte bevestigingspunten voor lagers, reductiekasten, encoders en koppelingssensoren. De boring voor het lager moet binnen 0.1 mm nauwkeurig blijven om een accurate beweging te garanderen. De wanddikte is doorgaans 2-3 mm. Sommige gewichtsbesparende gedeelten zijn slechts 1.5 mm dun. Dit maakt vervorming tijdens het bewerken een reëel risico. Door alle oppervlakken in één bewerking te frezen, worden fouten door beweging van het onderdeel voorkomen.
| Toepassingsgebied | Onderdeel Voorbeelden | Materiaal | Na de behandeling |
| Gezamenlijke behuizingen | Motorbehuizingen voor heupgewrichten, lagerassemblages, positioneringsassen, reminterfaces, kettingvergrendelingsblokken | 6061/7075 aluminiumlegering (titanium voor topmodellen) | Zandstralen + anodiseren, hard anodiseren |
| Bewegingsprecisiecomponenten | Positioneringsassen, remmen | 303/304 roestvrij staal, 42CrMo4 staal | Elektropolijsten, verzinken |
| Wrijvings-/isolatieonderdelen | Verbindingsstukken en bijbehorende componenten | POM, nylon, ABS | Wordt gebruikt zoals het is. |
Actuatorbevestigingen en precisie-interfaces
Bevestigingsbeugels voor motoren en sensoren fungeren als precisiebevestigingen voor elektrische actuatoren, koppelsensoren en roterende encoders. Ze hebben vaak ingebouwde kabelgeleidingskanalen en bevestigingspunten. Positioneringsassen en robotgewrichtbehuizingen vereisen doorgaans een concentriciteit van ±0.01 mm. Dit zorgt ervoor dat lagers soepel bewegen en slijtage wordt voorkomen. Een op maat gemaakte statorbevestiging voor een exoskelet volgt dezelfde logica. Gebruik 3-assige bewerking voor vlakke beugels met eenvoudige gaten. Schakel over naar 5-assige bewerking wanneer de bevestiging om een actuator heen loopt of schuine vlakken heeft.
Voordelen van onderdelen van een revalidatie-exoskelet
Nauwe toleranties en herhaalbaarheid
CNC-bewerking hanteert toleranties die printen en gieten op metaal niet kunnen evenaren. Elke cyclus herhaalt hetzelfde gereedschapspad. Daardoor sluiten onderdeel één en onderdeel duizend perfect op elkaar aan. Het FreeGait actieve exoskelet past de lengte van de dijen en schenen en de breedte van de heupen aan verschillende lichaamstypes aan. De precisie van elke connector heeft direct invloed op het draagcomfort. Herhaalbaarheid is essentieel voor de betrouwbaarheid van die aanpassing.
Oppervlakteafwerking en nabewerking
Bewerkte oppervlakken komen glad van het gereedschap af. Secundaire stappen verbeteren ze verder. Anodiseren, polijsten en coaten verhogen de corrosiebestendigheid. Zandstralen in combinatie met anodiseren is gebruikelijk bij aluminium behuizingen. Elektropolijsten werkt goed voor roestvrij staal. Deze afwerkingen maken het schoonmaken ook gemakkelijker. Dat is belangrijk voor onderdelen die dicht bij de huid komen.
Typische CNC-materialen voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Aluminiumlegeringen (6061, 7075)
Aluminiumlegeringen bieden een ideale sterkte-gewichtsverhouding voor dynamische bewegingen en langdurig gebruik. Ze zijn snel te bewerken en de kosten laag te houden. Exoskeletten die op maat worden gemaakt, gebruiken vaak frames en bevestigingspunten van aluminiumlegering als basisstructuur. Heup-, knie- en schoudergewrichten zijn er allemaal van afhankelijk.
Titanium (Grade 5 Ti-6Al-4V) en roestvrij staal (316L)
Titanium is biocompatibel, lichtgewicht en corrosiebestendig. Het is zeer geschikt voor hoogwaardige modellen. Roestvrij staal is slijtvast en kan gesteriliseerd worden. Beide materialen zijn duurder en moeilijker te bewerken dan aluminium. Bewaar ze daarom voor zwaarbelaste gewrichten en precisieonderdelen. Het RoboGait-systeem betrok ongeveer 90% van zijn mechanische onderdelen bij externe leveranciers. Dit omvatte CNC-frezen, draaien, lasersnijden, buigen en lassen. Het laat zien dat CNC-gefreesde onderdelen een belangrijke basis vormen voor de ontwikkeling van revalidatie-exoskeletten.
3D-printen voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
3D-printers kunnen veel verschillende onderdelen voor exoskeletrobots maken. Denk hierbij aan verbindingsstukken, steunbalken en interne componenten voor accupakketten. De technologie werkt het best bij complexe vormen of wanneer er slechts een paar exemplaren nodig zijn. Voor onderdelen van revalidatie-exoskeletrobots biedt printen een snelheid en ontwerpvrijheid die met traditionele methoden moeilijk te evenaren zijn.
Toepassingen in revalidatie-exoskeletonderdelen
Manchetten en ledemaatinterfaces op maat
Iedere patiënt heeft een andere lichaamsvorm. Een manchet die bij de ene persoon goed past, kan bij een andere persoon drukplekken veroorzaken. 3D-printen lost dit op door manchetten rechtstreeks op basis van scangegevens te produceren. Je scant de vorm van het ledemaat van de patiënt, ontwerpt de interface in CAD en print deze als één geheel. Het resultaat is een op maat gemaakte exoskeletoplossing die direct comfortabel aanvoelt.
Prototyping en productie in kleine volumes
Prototyping is waar printen echt in uitblinkt. Je kunt een nieuw verbindingsontwerp testen, de wanddikte aanpassen en binnen een nacht opnieuw printen. Er zijn geen gereedschapskosten en geen minimale bestelhoeveelheden. Voor kleine productieseries blijft printen kosteneffectief wanneer je minder dan een paar honderd stuks nodig hebt. Het ondersteunt ook indirecte digitale productie. Je kunt herbruikbare mallen printen voor actuatoren van zachte handexoskeletten en vervolgens siliconen onderdelen gieten met behulp van die mallen.
Voordelen van onderdelen van een revalidatie-exoskelet
Ontwerpvrijheid en rasterstructuren
Printen heft veel ontwerpbeperkingen op. Interne kanalen, organische vormen en rasterstructuren worden allemaal mogelijk. Rastervulling vermindert het gewicht met behoud van sterkte. Dat is belangrijk voor draagbare apparaten, waar elke gram telt.
Snelle iteratie en patiëntspecifieke geometrie
Ontwerpwijzigingen kunnen snel worden doorgevoerd met printen. Je wijzigt het CAD-bestand en print opnieuw. Je hoeft niet te wachten op nieuwe gereedschappen. Deze snelheid maakt patiëntspecifieke geometrie mogelijk, wat essentieel is voor pediatrische hulpmiddelen en op maat gemaakte orthesen.
Typische 3D-printmaterialen
Nylon PA12 en PA11 voor SLS en MJF
Nylon PA12 is een standaardmateriaal voor SLS- en MJF-processen. Het biedt gelijkmatige mechanische eigenschappen, chemische bestendigheid en de mogelijkheid tot flexibele scharnieren. PA11 is vergelijkbaar, maar wordt gemaakt van planten. Beide materialen zijn geschikt voor manchetten, behuizingen en niet-structurele beugels.
Titanium en roestvrij staal voor DMLS en SLM
Metaalprinten maakt gebruik van DMLS- of SLM-processen. Titanium Ti-6Al-4V (kwaliteit 5) is veilig voor het lichaam en corrosiebestendig. Roestvrij staal 316L laat zich ook goed printen en is geschikt voor sterilisatie. Deze materialen zijn geschikt voor dragende implantaten en gewrichten die zwaar belast worden. De onderstaande tabel vergelijkt de belangrijkste eigenschappen.
| Eigendom | Nylon PA12 | Titanium Ti-6Al-4V (graad 5) |
| Materiaalcategorie | Nylon | Metaal |
| treksterkte | 48 MPa | 950 MPa |
| Dichtheid | 1.01 g / cm³ | 4.43 g / cm³ |
| Glasovergangstemperatuur | 175 ° C | 1650 ° C |
| verlenging | 20.0% | 14.0% |
| Gangbare 3D-printprocessen | SLS, MJF | CNC-3, CNC-5, DMLS |
De keuze tussen nylon en metaal hangt af van de belastingseisen. Nylon is geschikt voor onderdelen die in contact komen met het lichaam en lichte constructieonderdelen. Titanium en roestvrij staal zijn bestand tegen hoge belastingen en herhaalde spanningscycli. Beide materiaalfamilies ondersteunen de productie van onderdelen voor revalidatie-exoskeletten van verschillende typen.
Spuitgieten voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Spuitgieten werkt het beste wanneer je duizenden identieke plastic onderdelen nodig hebt. Bij dit proces wordt gesmolten plastic in een stalen mal geperst. Vervolgens koelt de mal af, opent zich en laat een afgewerkt onderdeel eruit vallen. Voor onderdelen van revalidatie-exoskelettenrobots wordt deze methode gebruikt om grote hoeveelheden afdekkingen, behuizingen en kabelklemmen te produceren.
Toepassingen in revalidatie-exoskeletonderdelen
Afdekkingen, behuizingen en kabelbeheer
Elk exoskelet heeft beschermende omhulsels nodig. Motorkappen houden stof buiten. Behuizingen voor de besturingskast beschermen de printplaten. Kabelbinders leiden de draden langs het frame. Deze onderdelen hebben één ding gemeen: ze hebben complexe vormen, maar dragen geen zware lasten. Spuitgieten is daar een goede combinatie van. Je krijgt gladde oppervlakken, geïntegreerde klikverbindingen en een gelijkmatige wanddikte in één cyclus.
Connectoren en bevestigingsmiddelen voor grote volumes
Kleine verbindingsstukken en bevestigingsmiddelen tellen snel op. Een enkel exoskelet kan tientallen clips, stekkers en bevestigingslipjes bevatten. Door deze onderdelen te spuitgieten blijven de productiekosten laag zodra de productie op gang komt. Het proces zorgt er ook voor dat de afmetingen nauwkeurig blijven. Dat is belangrijk wanneer een verbindingsstuk duizenden keren moet vastklikken.
Voordelen van onderdelen van een revalidatie-exoskelet
Lage eenheidskosten bij schaalvergroting
De aanschaf van gereedschap voor spuitgieten kost geld vooraf. Stalen matrijzen kunnen duizenden dollars kosten. Maar die kosten worden verdeeld over elk onderdeel dat je produceert. Bij lage volumes zijn CNC-bewerking en 3D-printen voordeliger. Bij hoge volumes wordt spuitgieten de duidelijke beste keuze. Het omslagpunt hangt af van de grootte van het onderdeel en de complexiteit van de matrijs. Voor kleine afdekkingen en clips is spuitgieten vaak voordeliger dan CNC-bewerking zodra je een paar duizend stuks produceert.
Consistente materiaaleigenschappen en kleuropties
De gegoten onderdelen zijn identiek. Dezelfde hars, dezelfde temperatuur, dezelfde druk bij elke cyclus. Je krijgt voorspelbare sterkte en pasvorm. Kleuraanpassing is ook eenvoudig. Voeg gewoon pigment toe aan de hars. Schilderen of coaten is niet nodig. Dat bespaart tijd en voorkomt afbladderen.
Typische materialen voor spuitgieten
PEEK en PEI voor toepassingen met hoge sterkte.
PEEK van medische kwaliteit is bestand tegen hoge temperaturen en herhaalde sterilisatie. Het is ook bestand tegen chemicaliën en slijtage. PEI biedt vergelijkbare voordelen tegen lagere kosten. Beide materialen zijn geschikt voor structurele afdekkingen en dragende behuizingen. Ze zijn duurder dan gangbare kunststoffen, maar gaan langer mee in veeleisende omgevingen.
ABS, PC en TPU voor flexibele of slagvaste onderdelen.
ABS is sterk en gemakkelijk te vormen. PC biedt extra slagvastheid en transparantie. TPU zorgt voor flexibiliteit voor gripvlakken en zachte aanraakpunten. Deze materialen worden gebruikt voor de meeste niet-kritische onderdelen van exoskeletrobots. De onderstaande tabel vergelijkt hun belangrijkste eigenschappen.
| Materiaal | Sleutel eigendom | Normaal gebruik |
| ABS | Sterk, makkelijk te vormen | Omslagen, behuizingen |
| PC | Hoge slagvastheid | Beschermende omhulsels |
| TPU | Flexibel, zacht | Handvatten, pads |
De keuze voor de juiste hars hangt af van de belasting, de sterilisatie-eisen en de budgettaire doelstellingen. Voor veel onderdelen van revalidatie-exoskeletten volstaan standaard kunststoffen.
Plaatbewerking voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Bij plaatbewerking worden vlakke platen omgevormd tot sterke, lichtgewicht onderdelen. Eerst wordt het metaal gesneden. Vervolgens wordt het gebogen en gestanst. CAM-plaatbuigen is een cruciale stap in dit proces. Het vormt complexe onderdelen, zoals een exoskelethand, met nauwkeurige hoeken en rondingen. Voor onderdelen van revalidatie-exoskeletrobots maakt deze methode het mogelijk om frameplaten, sensorbeugels en montageplaten tegen een lage prijs te produceren.
Toepassingen in revalidatie-exoskeletonderdelen
Frameplaten en structurele steunen
Frameplaten vormen de ruggengraat van veel exoskeletontwerpen. Ze verbinden gewrichten, dragen belastingen en zorgen ervoor dat alles op zijn plaats blijft. Een typische frameplaat kan enkele millimeters dik zijn. Deze wordt in een kanaal- of L-vorm gebogen om hem stijver te maken. Deze onderdelen dragen vaak de grootste belasting in protheses voor de onderste ledematen.
Sensorbeugels en montageplaten
Sensoren hebben stabiele bevestigingspunten nodig. Een kleine verschuiving kan hoekmetingen of krachtmetingen verstoren. Plaatmetalen beugels houden encoders, IMU's en krachtsensoren op hun plaats. Montageplaten bieden ook ondersteuning aan besturingskasten en accupakketten. Deze onderdelen van de exoskeletrobot zijn eenvoudig van vorm, maar cruciaal voor de nauwkeurigheid van het systeem.
Voordelen van onderdelen van een revalidatie-exoskelet
Kosteneffectief voor dunne, platte vormen
Plaatmetaal is het meest geschikt voor dunne en vlakke onderdelen. Snijden en buigen kost veel minder dan CNC-frezen van een massief blok. Bovendien verspil je minder materiaal. Bij grote frameplaten wordt dit prijsverschil snel groter. Een gestanste of lasergesneden plaat kan een fractie kosten van een machinaal bewerkte plaat.
Snelle doorlooptijd voor prototypes en kleine series.
Prototypen gaat snel met plaatmetaal. Je kunt een ontwerp binnen enkele uren lasersnijden, buigen en de pasvorm dezelfde dag nog testen. Voor kleine series is geen gereedschap nodig. Deze snelheid helpt teams de framegeometrie te verbeteren zonder weken te hoeven wachten op mallen of gietstukken.
Typische plaatmetaalmaterialen
Aluminium en roestvrijstalen platen
Aluminiumlegeringen zoals 5052 of 6061 bieden een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding. Ze zijn roestbestendig en buigzaam. Roestvrijstalen platen zijn sterker en slijtvaster. Kwaliteit 304 en 316 zijn veelgebruikte opties. Roestvrij staal is duurder, maar is bestand tegen zware reinigings- en sterilisatieprocessen. De onderstaande tabel vergelijkt de belangrijkste eigenschappen.
| Materiaal | Sleutel eigendom | Normaal gebruik |
| aluminiumlegering | Lichtgewicht, roestbestendig | Frameplaten, beugels |
| RVS | Sterk, slijtvast | Sensorhouders, lastplaten |
Oppervlaktebehandelingen voor slijtage- en roestbestendigheid
Aluminium onderdelen worden vaak geanodiseerd ter bescherming. Voor exoskeletframeplaten zijn twee methoden gangbaar:
- Microboogoxidatie (MAO) en hard anodiseren creëren een dichte, hechtende keramische coating over complexe vormen.
- Verzegelde, hard geanodiseerde of MAO-gecoate oppervlakken zijn bestand tegen langdurige zoutneveltests zonder putcorrosie. Ze sluiten het oppervlak ook volledig af om spanningscorrosie in vochtige of buitenomgevingen te voorkomen.
Deze behandelingen zorgen ervoor dat onderdelen langer meegaan en dat het apparaat veilig is voor dagelijks gebruik. De juiste materiaalkeuze en afwerking voor de onderdelen van een revalidatie-exoskelet draagt bij aan de duurzaamheid en het comfort voor de gebruiker.
Vormgeving van composiet- en siliconenmateriaal voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten.
Composietonderdelen zijn sterk maar wegen heel weinig. Koolstofvezel- en glasvezelconstructies bieden een stijfheid die metaal bij hetzelfde gewicht niet kan evenaren. Siliconenonderdelen blijven zacht op de plekken waar het apparaat de huid raakt. Deze twee materiaalfamilies hebben verschillende functies. Beide zijn nodig in moderne exoskeletrobotonderdelen.
Samengestelde processen voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Layup-technieken en compressievormen
Het lamineerproces begint met vellen vezelweefsel. Deze worden laag voor laag in een mal geplaatst. Epoxyhars houdt de vezels bij elkaar. Bij compressievormen wordt de vezel tussen twee malhelften geplaatst. Een hydraulische vormtafel gebruikt hoge druk en hitte. Hierdoor wordt het onderdeel in één stap gevormd en uitgehard. Het proces is efficiënt, nauwkeurig qua afmetingen en goedkoop. Het levert hoogwaardige, afgewerkte onderdelen op met stabiele eigenschappen. Frameplaten en constructieschalen lenen zich goed voor deze methode. Het is geschikt voor onderdelen die in één hoofdrichting sterkte nodig hebben.
Harsinjectievormen voor zeer sterke componenten
Resin Transfer Molding (RTM) maakt gebruik van een andere opstelling. Het is gebaseerd op een stijve tweedelige mal. De mal bevat versterkingsvezels of een voorvorm. Het hars-katalysatormengsel smelt in een verwarmde transferpot. Een zuiger duwt het onder druk in de malholte. Lage druk en lage temperatuur zorgen ervoor dat het proces constant blijft. De mal blijft gesloten totdat de hars volledig is uitgehard. Na uitharding wordt het afgewerkte onderdeel verwijderd. Er bestaan ook varianten zoals vacuüminfusie en vacuüm-ondersteunde RTM. Belangrijke instellingen zoals verwarmingstijd, smelttemperatuur, toegepaste kracht en afkoeltijd vereisen nauwkeurige controle. RTM is geschikt voor complexe vormen die een gelijkmatige wanddikte en weinig holtes vereisen.
Siliconen mallen voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Manchetten, kussens en voeringen voor direct contact met het lichaam
Onderdelen die het lichaam van de gebruiker raken, zijn vaak gemaakt van siliconen. Dit materiaal is licht en zacht voor de huid. Manchetten worden om de dij of arm gewikkeld. Kussens bieden demping bij drukpunten. Voeringen bevinden zich tussen het stijve frame en de huid van de drager. Spuitgieten van vloeibaar siliconenrubber is het standaardproces voor deze onderdelen. Het materiaal vloeit in een verwarmde mal en hardt uit tot een flexibele vaste stof. Een goed gemaakt siliconenonderdeel heeft geen naden of scherpe randen. Dat is belangrijk voor het comfort, ook bij langdurig gebruik.
Lichtgewicht en huidvriendelijke eigenschappen
Siliconen hebben een lage dichtheid. Dit draagt bij aan een lager gewicht van het apparaat. Het irriteert de huid niet en veroorzaakt geen allergische reacties. Het oppervlak biedt goede grip, maar is zacht genoeg om doorligwonden te voorkomen. Reinigen is eenvoudig met water en zeep of met medische desinfectiemiddelen. Deze eigenschappen maken siliconen een uitstekende keuze voor elk oppervlak dat direct in contact komt met de gebruiker. Bovendien gaat siliconen de groei van bacteriën tegen.
Wanneer kies je voor composieten of siliconen?
Gewichtsvermindering versus structurele stijfheid
Composieten zijn de beste keuze wanneer stijfheid met een laag gewicht vereist is. Een frameplaat van koolstofvezel weegt veel minder dan een aluminium plaat van dezelfde dikte. Composieten zijn echter duurder om te produceren. Het vormproces vereist gereedschap en geschoolde arbeidskrachten. Siliconen zijn de beste keuze wanneer flexibiliteit belangrijker is dan stijfheid. Kies composieten voor dragende constructies. Kies siliconen voor comfortabele oppervlakken.
Comfort, hygiëne en duurzaamheid
Siliconen onderdelen zijn bestand tegen zweet, oliën en bacteriën. Ze kunnen worden schoongeveegd of gesteriliseerd. Composiet onderdelen zijn moeilijker schoon te maken omdat het oppervlak poreuzer is. Siliconen blijven comfortabel en hygiënisch, zelfs bij langdurig gebruik. Composieten behouden hun structuur sterk, zelfs na vele gebruikscycli. Beide materialen zijn belangrijk bij de productie van moderne onderdelen voor revalidatie-exoskeletten. Praktisch gezien is het verstandig om elk materiaal te gebruiken waar het het beste presteert.
Materiaaleigenschappen cruciaal voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Bij de materiaalkeuze voor onderdelen van een revalidatie-exoskelet gaat het niet alleen om sterkte. Het gaat ook om veiligheid, comfort en de levensduur van het apparaat. Een frame dat te zwaar aanvoelt, zal de patiënt vermoeien. Een manchet die de huid irriteert, zal worden verwijderd. De materiaaleigenschappen die u kiest, hebben dus invloed op hoe de gebruiker het apparaat ervaart.
Biocompatibiliteit en huidveiligheid van onderdelen van revalidatie-exoskeletten
ISO 10993 en cytotoxiciteitseisen
Elk materiaal dat in contact komt met de huid moet strenge veiligheidstests doorstaan. ISO 10993-5:2009, deel 5, beschrijft de regels voor in vitro cytotoxiciteitstesten. Deze test controleert of een materiaal cellen doodt. In een onderzoek naar een materiaal dat in contact komt met de huid, werden extracten gemaakt door het materiaal 72 uur lang te weken in een serumvrij medium met verschillende concentraties. De extracten werden vervolgens gefilterd voordat ze aan celculturen werden toegevoegd. Het concentratiebereik werd gekozen om problemen door dikte te voorkomen die de vorm, beweging en functie van cellen zouden kunnen beïnvloeden. Dit soort testen bewijst dat een materiaal de drager geen schade berokkent.
Een passende analyse en niet-klinische testen (zoals beschreven in de momenteel door de FDA erkende edities van ANSI/AAMI/ISO 10993-1, "Biologische evaluatie van medische hulpmiddelen - Deel 1: Evaluatie en testen binnen een risicobeheerproces", ANSI/AAMI/ISO 10993-5, "Biologische evaluatie van medische hulpmiddelen - Deel 5: Tests voor in vitro cytotoxiciteit" en ANSI/AAMI/ISO 10993-10, "Biologische evaluatie van medische hulpmiddelen - Deel 10: Tests voor irritatie en huidsensibilisatie") moeten aantonen dat de huidcontactcomponenten van het hulpmiddel biocompatibel zijn.
Hypoallergene en niet-giftige materiaalmogelijkheden
Sommige mensen reageren slecht op bepaalde metalen. Nikkel is een veelvoorkomende oorzaak. Daarom zijn roestvrij staal 316L van medische kwaliteit en titanium veiligere keuzes voor onderdelen die in contact komen met de huid. Siliconen zijn ook een goede optie, omdat ze geen allergische reacties veroorzaken. Ze blijven zacht en bieden goede grip. Controleer voor elk oppervlak dat de huid raakt het materiaalcertificaat. Daaruit moet blijken dat de legering of het polymeer voldoet aan de biocompatibiliteitsnormen.
Sterkte en vermoeidheidsweerstand van onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Vloeigrens en draagvermogen
De vloeigrens geeft aan hoeveel belasting een onderdeel kan verdragen voordat het definitief doorbuigt. Aluminiumlegering 6061-T6 heeft een vloeigrens van 310 MPa. Deze legering is zeer geschikt voor onderdelen met een lage belasting en secundaire structuren. Titanium Grade 5 kan een veel hogere vloeigrens aan. Het is geschikt voor verbindingen en beugels die het volledige gewicht van de gebruiker dragen. Roestvrij staal 316L zit daar tussenin. Het is slijtvast en geschikt voor sterilisatie. De manier waarop de belasting door het apparaat loopt, bepaalt welk materiaal waar wordt gebruikt.
Cyclische belasting en duurzaamheid op lange termijn
Exoskeletten bewegen mee met de drager. Elke stap, elke reikbeweging, elke greep voegt een belastingcyclus toe. Na duizenden cycli kunnen kleine spanningen een onderdeel doen barsten. Dit noemen we vermoeiing. Materialen met een hoge vermoeiingsweerstand gaan langer mee. Titanium en roestvrij staal presteren goed onder herhaalde belasting. Polymeren zoals PEEK zijn ook bestand tegen belasting, maar hebben hun beperkingen. Ontwerpers moeten prototypes testen onder realistische omstandigheden. Een onderdeel dat in het laboratorium de test doorstaat, kan in het dagelijks gebruik bezwijken.
Gewicht en comfort bij onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Dichtheidsvergelijkingen tussen metalen en polymeren
Gewicht is van groot belang voor draagbare apparaten. Een zwaar frame maakt de patiënt snel moe. Dichtheid is hierbij de sleutel. Een lagere dichtheid betekent minder gewicht bij hetzelfde volume. De onderstaande tabel vergelijkt veelgebruikte materialen.
| Materiaal | Opbrengststerkte (MPa) | Vermoeidheidsweerstand |
| Aluminium 6061-T6 | 310 | Gemiddeld |
| Titaan Ti-6Al-4V | Hoge | Hoge |
| Roestvrij staal 316L | Gemiddeld | Hoge |
| PEEK | Gemiddeld | Gemiddeld |
| Nylon PA12 | 48 | Laag |
| Silicone | Niet van toepassing | Laag |
Aluminiumlegeringen bieden een hoge sterkte-gewichtsverhouding tegen lage kosten. Titanium is duurder, maar bespaart gewicht en is tegelijkertijd sterk. PEEK en nylon zijn veel lichter dan metalen. Ze zijn geschikt voor hoezen en niet-structurele onderdelen. Siliconen blijven zacht en licht, ideaal voor manchetten en vullingen.
De juiste balans vinden tussen stijfheid en draagcomfort.
Stijfheid zorgt ervoor dat het apparaat op zijn plaats blijft. Te veel stijfheid voelt stijf en oncomfortabel aan. Te weinig stijfheid zorgt ervoor dat onderdelen kunnen buigen en uit hun positie raken. Het doel is een balans te vinden. Gebruik stijve materialen bij de gewrichten en het frame. Gebruik zachte materialen op de contactpunten. Deze combinatie zorgt ervoor dat het apparaat stabiel blijft zonder aan comfort in te boeten. Bij de materiaalkeuze gaat het hier niet om één perfecte oplossing. Het gaat erom de juiste eigenschappen voor elk onderdeel te combineren. In de praktijk zorgt die combinatie ervoor dat een revalidatie-exoskelet aanvoelt als een hulpmiddel in plaats van een last.
Casestudies van onderdelen van exoskelettenrobots
Gezamenlijke behuizing voor een onderdeel van een exoskelet voor revalidatie van de onderste ledematen
Motivering van proces- en materiaalkeuze
Een prothese voor de onderste ledematen heeft een heupgewrichtbehuizing nodig die het volledige gewicht van de drager tijdens het lopen kan dragen. Het ontwerpteam koos voor 7075 aluminiumlegering voor dit onderdeel. Dit materiaal heeft een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding en is snel te bewerken. De behuizing heeft lagerboringen die binnen 0.1 mm nauwkeurig moeten blijven om een soepele beweging te garanderen. Vijfassige CNC-bewerking was hier de voor de hand liggende keuze. Hiermee worden alle oppervlakken in één bewerking bewerkt, waardoor de nauwkeurigheid van het onderdeel gewaarborgd blijft. Behuizingen voor heupgewrichtmotoren maken vaak gebruik van dezelfde aanpak.
Prestatie- en productieresultaten
De voltooide behuizing doorstond vermoeiingstests onder duizenden belastingcycli. Het gewicht van het onderdeel daalde in vergelijking met een eerdere stalen versie. De productie bleef consistent, waarbij elk exemplaar identiek was aan het eerste. Deze casus laat zien hoe materiaalkeuze en proceskeuze hand in hand gaan bij de ontwikkeling van onderdelen voor revalidatie-exoskeletten.
Sensorhouder voor een onderdeel van een exoskelet voor revalidatie van de bovenste ledematen
Ontwerpbeperkingen en fabricagemethode
Voor een apparaat voor de bovenste ledematen was een beugel nodig om een koppelingssensor bij de elleboog te bevestigen. De houder moest in een krappe ruimte passen en de sensor binnen ±0.01 mm uitgelijnd houden. Ook moest er een geïntegreerde kabelgeleiding zijn. Drie-assige CNC-bewerking was hier voldoende, omdat het onderdeel vlakke zijden en eenvoudige gaten had. Omdat er geen complexe rondingen waren, was vijf-assige bewerking niet nodig.
Uitdagingen bij materiaalkeuze en -integratie
Het team koos voor 316L roestvrij staal vanwege de slijtvastheid en het gemakkelijke reinigen. Dit materiaal is zeer geschikt voor sterilisatie. De grootste uitdaging was het integreren van de sensor zonder extra volume toe te voegen. Het uiteindelijke ontwerp bestond uit een dunne plaat met bevestigingsnokken. Deze paste perfect en zorgde voor stabiele metingen.
Op maat gemaakte manchet voor een onderdeel van een pediatrisch revalidatie-exoskelet.
Patiëntspecifieke eisen en 3D-printen
Kinderen groeien snel, dus een standaard manchet past zelden lang. Het team gebruikte 3D-printing om manchetten te maken op basis van scangegevens. Nylon PA12 bleek zeer geschikt voor deze toepassing. Het is licht, sterk en flexibel genoeg voor comfort. Elke manchet paste perfect op de vorm van het ledemaat van het kind.
Validatie van biocompatibiliteit en comfort
De manchet heeft de cytotoxiciteitstest volgens ISO 10993 doorstaan. De siliconen vulling zorgde voor extra zachtheid op de drukpunten. Ouders meldden na wekenlang gebruik geen huidirritatie. Deze casus bewijst dat de productie zich kan aanpassen aan elke patiënt, mits het proces aansluit bij de behoeften.
Regelgeving en kwaliteitsnormen voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Regels bepalen hoe je onderdelen voor revalidatie-exoskeletten bouwt. Ze bepalen ook op welke markten je kunt verkopen. Twee belangrijke richtlijnen zijn daarbij van het grootste belang. De ene komt van de FDA. De andere van de Europese Unie.
Normen voor medische hulpmiddelen voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
ISO 13485 en kwaliteitsmanagementsystemen
ISO 13485 stelt de kwaliteitsmanagementregels vast voor medische hulpmiddelen. Deze norm omvat het ontwerp, de productie en de stappen die worden genomen nadat het product is verkocht. De EU MDR verwijst naar deze norm via de bijlagen voor conformiteitsbeoordeling. Een ISO 13485-certificering alleen voldoet echter niet aan de MDR. U hebt nog steeds documenten nodig die specifiek zijn voor uw product.
FDA-kwaliteitssysteemregelgeving en EU MDR-vereisten
De FDA noemt dit de Quality System Regulation. Recente updates hebben deze meer in lijn gebracht met ISO 13485. Dit resulteert in de Quality Management System Regulation (QMSR). De onderstaande tabel laat zien hoe de twee raamwerken van elkaar verschillen.
| Afmeting | FDA QMSR | EU MDR |
| Reguleringsfilosofie | Kwaliteitssysteem gericht op productieprocessen | Volledige productregulering gedurende de gehele levenscyclus van het apparaat. |
| Afstemming van het kwaliteitssysteem | Voldoet aan ISO 13485 en aan de specifieke FDA-voorschriften. | Verwijst naar ISO 13485, maar heeft meer productdocumentatie nodig. |
| Klinisch bewijs | Verschilt per route (PMA versus 510(k)) | Vereist een gestructureerde klinische evaluatie. |
| UDI-systeem | FDA UDI met eigen database | UDI in EUDAMED, los van FDA |
| Post-markttoezicht | Minder voorschrijvend | Expliciete PSUR's, PMCF en voortdurende surveillance |
| Autorisatieroute | 510(k) goedkeuring of PMA-goedkeuring | Beoordeling door aangemelde instantie en CE-markering |
MDR Klasse III-apparaten zijn vrijwel gelijk aan FDA Klasse III-apparaten of nieuwe Klasse II-apparaten waarvoor een PMA (Pre-Market Approval) nodig is. MDR Klasse IIa- en IIb-apparaten komen overeen met FDA Klasse II-apparaten met een matig risico die via 510(k) worden goedgekeurd.
Materiaal- en procescertificeringen voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
ISO 9001 en consistente productie
ISO 9001 zorgt ervoor dat gegoten en bewerkte onderdelen altijd identiek zijn. Voordat er monsters worden genomen, wordt de matrijs vóór de productie gecontroleerd op nauwkeurigheid. Door middel van monitoring tijdens het productieproces blijven temperatuur, druk en cyclustijden binnen de vastgestelde limieten. De eindinspectie bevestigt de afmetingen en het uiterlijk van het onderdeel. Materiaalcertificaten en inspectieverslagen ondersteunen de traceerbaarheid. Deze discipline verhoogt de kwaliteit van onderdelen voor medische robots bij elke productierun.
Op basis van ISO 9001- en IATF 16949-certificeringen worden robotproducten grondig getest, waarbij kwaliteitscontroles in het productieproces zijn ingebouwd om ervoor te zorgen dat de afgewerkte assemblages bestand zijn tegen fysieke belasting en voldoen aan strenge specificaties.
Biocompatibiliteits- en sterilisatienormen
Onderdelen die in contact komen met de huid moeten voldoen aan de ISO 10993-norm. Tests op cytotoxiciteit, irritatie en sensibilisatie bewijzen de veiligheid. De sterilisatiemethoden verschillen per materiaal. Sommige kunststoffen zijn bestand tegen de hitte van een autoclaaf. Andere vereisen ethyleenoxide of gammastraling. Het gekozen materiaal en de sterilisatiemethode moeten op elkaar afgestemd zijn. Deze biocompatibiliteit en tolerantie voor sterilisatie garanderen de veiligheid van patiënten.
Documentatie en traceerbaarheid van onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Apparaatstamgegevens en batchrecords
Elk onderdeel van een revalidatie-exoskelet heeft een eigen productdossier nodig. Dit dossier bevat ontwerp specificaties, tekeningen en processtappen. Batchrecords registreren wat er tijdens de productie is gebeurd. Deze bestanden bewijzen dat elke eenheid aan de specificaties voldoet.
Materiaalcertificaten en procesvalidatie
Materiaalcertificaten bevestigen de kwaliteit van de legering of het polymeer. Procesvalidatie toont aan dat de methode altijd werkt. Nauwkeurige inspectie sluit de cirkel. Het spoort afwijkingen op voordat defecte onderdelen worden verzonden. Vanuit praktisch oogpunt beschermt gedegen documentatie zowel de patiënt als de fabrikant.
NOBLE: Fabricage van onderdelen voor revalidatie-exoskeletten, van ontwerp tot assemblage
NOBLE werkt met metalen en kunststof onderdelen voor exoskeletcomponenten. Het bedrijf beheerst alle methoden die we in dit artikel hebben besproken. CNC-bewerking, 3D-printen, spuitgieten en plaatbewerking vinden allemaal onder één dak plaats. De meeste exoskeletten combineren verschillende materialen. Sterke metalen worden gebruikt voor gewrichten en frames. Kunststoffen en siliconen bedekken de rest. Door met één partner te werken, worden overdrachten tussen verschillende leveranciers beperkt.
Expertise in metaal- en kunststofverwerking
CNC-bewerking, 3D-printen, spuitgieten en plaatbewerking.
NOBLE beheerst alle vier de productieprocessen. CNC-machines snijden gewrichtsbehuizingen met zeer nauwe toleranties. Vijfassige machines verwerken complexe rondingen in heup- en knieonderdelen. De CNC-afdeling werkt dag en nacht voor herhaalbestellingen. 3D-printers maken op maat gemaakte manchetten op basis van scangegevens van patiënten. Spuitgieten produceert hoezen in grote hoeveelheden. Plaatbewerking buigt frameplaten in enkele uren voor prototypes.
Materiaalselectie en procesoptimalisatie
Het juiste materiaal hangt af van de functie van het onderdeel. Dragende verbindingen vereisen sterke metalen zoals titanium of aluminium. Manchetten hebben zachte siliconen of nylon nodig. Kunststof afdekkingen werken goed met ABS of PC. Er is geen enkel materiaal dat voor alles geschikt is. Het team van NOBLE helpt bij het kiezen van de beste combinatie. Ze stemmen het juiste materiaal af op het juiste proces voor elk onderdeel. Deze combinatie zorgt voor een hoge kwaliteit en lage productiekosten. Een onderdeel dat nauwe boringen vereist, wordt naar een CNC-centrum gestuurd voor precisiebewerking.
Certificeringen en kwaliteitsborging
ISO 9001 en ISO 13485
Norman Noble is ISO 13485-gecertificeerd en voldoet al vele jaren aan deze norm.
NOBLE voldoet ook aan de ISO 9001-norm. Deze norm garandeert dat onderdelen bij elke productierun consistent blijven. Elk proces volgt een vastgelegde stappenplan. Elke ploegendienst gebruikt dezelfde instellingen. Samen met de ISO 13485-certificering geven deze normen klanten vertrouwen in elke batch die ze ontvangen.
Volledige traceerbaarheid en inspectie
Elke batch wordt van begin tot eind geregistreerd. Materiaalcertificaten bevestigen de legerings- of polymeerkwaliteit. In de inspectieverslagen worden afmetingen en oppervlakteafwerking vastgelegd. Als een afmeting buiten de specificaties valt, wordt in de verslagen aangegeven wanneer en waarom. Deze gedetailleerde aanpak helpt bij audits zonder extra werk.
Complete dienstverlening voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Ontwerp, prototyping, productie en assemblage
NOBLE verzorgt de volledige productieketen voor onderdelen van revalidatie-exoskeletten. Ontwerpteams maken de onderdelen eenvoudiger te produceren met behulp van het gekozen proces. Prototypes testen de pasvorm voordat de productie van start gaat. De productie wordt opgeschaald naar elk gewenst volume. Tijdens de assemblage worden alle onderdelen samengevoegd tot complete apparaten.
Samenwerking van concept tot afgewerkt apparaat
Vroegtijdige betrokkenheid maakt een groot verschil in het ontwerp en de productie van exoskeletten. Het team van NOBLE adviseert over materiaalkeuze, processelectie en ontwerp voor productie. Dit verkort de doorlooptijd en vermindert herwerk. Het resultaat is een soepeler traject van concept tot afgewerkt product.
De vijf besproken procesfamilies – CNC-precisiebewerking, 3D-printen, spuitgieten, plaatbewerking en composiet- of siliconenvorming – zijn elk het meest geschikt voor verschillende onderdelen van revalidatie-exoskeletten. Aluminiumlegering is een goede keuze voor frames waar gewicht een belangrijke factor is. Roestvrij staal is bestand tegen zware belasting en roest goed. Het is een sterke keuze voor onderdelen die dicht bij het lichaam zitten. Aluminiumlegering is geschikt voor secundaire onderdelen waar gewichtsbesparing van belang is. Kies uw proces op basis van de vereiste nauwkeurigheid en het aantal onderdelen dat u produceert. CNC-bewerking biedt nauwe toleranties en reproduceerbare resultaten voor complexe onderdelen. Een goede productiepartner is ISO 13485-gecertificeerd en verzorgt alles van ontwerp tot assemblage. Kwaliteitsvolle productie zorgt ervoor dat elke batch traceerbaar is. In de toekomst zullen nieuwe methoden exoskeletonderdelen lichter, veiliger en beter op maat gemaakt maken voor elke patiënt.
Veelgestelde vragen over onderdelen van revalidatie-exoskeletten
Welke productiemethode moet ik kiezen voor de onderdelen van een revalidatie-exoskelet?
Het hangt af van de vorm van het onderdeel, hoe nauwkeurig het moet zijn en hoeveel je er nodig hebt. CNC-bewerking is geschikt voor metalen verbindingen die nauwe toleranties vereisen. 3D-printen is goed voor op maat gemaakte manchetten en vroege modellen. Spuitgieten is het meest geschikt voor het maken van veel plastic afdekkingen tegelijk. Plaatmetaal is geschikt voor vlakke frameplaten. Kies de methode die het beste bij je behoeften past.
Welke materialen zijn veilig voor exoskeletonderdelen die in contact komen met de huid?
Siliconen zijn de beste keuze voor manchetten en pads. Het blijft zacht, bestrijdt bacteriën en voldoet aan de ISO 10993-normen. Medisch roestvrij staal 316L en titanium zijn ook veilig voor de huid. Vermijd materialen die nikkel bevatten.
Hoe verhouden CNC-bewerking en 3D-printen zich tot elkaar voor de gewrichten van exoskeletten?
CNC-bewerking kan toleranties van ±0.005 mm bereiken op titanium of aluminium verbindingen. Het is de beste keuze voor productieonderdelen die direct gebruiksklaar zijn. 3D-printen is het meest geschikt voor vroege modellen en op maat gemaakte manchetten, niet voor dragende verbindingen die nauwe toleranties vereisen.
Welke wettelijke normen zijn van toepassing op onderdelen van revalidatie-exoskeletten?
ISO 13485 heeft betrekking op kwaliteitsmanagement. Afhankelijk van waar u verkoopt, zijn de FDA-kwaliteitsvoorschriften of de EU MDR-regels van toepassing. Onderdelen die in contact komen met de huid moeten voldoen aan de ISO 10993-biocompatibiliteitstests.
Kun je verschillende materialen in één exoskelet gebruiken?
Ja. Een veelvoorkomende combinatie is een frame van aluminium met verbindingen van titanium of roestvrij staal. Dit bespaart gewicht waar de belasting laag is en verhoogt de sterkte waar de spanning toeneemt.
Wanneer is spuitgieten zinvol voor onderdelen van een exoskelet?
Spuitgieten is een kostenbesparende methode wanneer je duizenden identieke kunststof onderdelen nodig hebt. Het werkt goed voor afdekkingen, behuizingen, kabelklemmen en connectoren.
Welke oppervlaktebehandelingen zorgen ervoor dat onderdelen van een exoskelet langer meegaan?
Aluminium onderdelen worden hard geanodiseerd of microbooggeoxideerd. Roestvrij staal wordt elektrolytisch gepolijst. Deze coatings beschermen tegen slijtage, roest en reinigingsmiddelen.
Is nylon of siliconen beter voor op maat gemaakte manchetten voor exoskeletten?
Siliconen zijn zachter en minder belastend voor de huid, waardoor ze geschikt zijn voor manchetten die direct op het lichaam aansluiten. Nylon PA12 is sterker en beter geschikt voor structurele onderdelen die enige flexibiliteit vereisen. Kies siliconen voor comfort, nylon voor sterkte.
