Chế tạo nẹp chỉnh hình mắt cá chân cá nhân hóa thông qua phương pháp sản xuất bồi đắp và thiết kế thí nghiệm
Tóm tắt: 237
| 
PDF: 104 
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
Từ khóa:
Nẹp chỉnh hình mắt cá chân
Sản xuất bồi đắp
Phân tích phần tử hữu hạn
Taguchi
Thiết kế thí nghiệm
Tóm tắt
Nẹp chỉnh hình mắt cá chân (AFO) hỗ trợ bệnh nhân gặp khó khăn khi nâng hoặc cố định bàn chân do yếu cơ, tổn thương thần kinh hoặc mất ổn định khớp. Phương pháp chế tạo AFO truyền thống, như đúc thạch cao, tốn công sức và thời gian. Kỹ thuật quét và in 3D là giải pháp thay thế hứa hẹn, với khả năng quét và chế tạo nhanh chóng. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa yếu tố thiết kế vẫn còn nhiều thách thức. Nghiên cứu này dùng phương pháp thiết kế thí nghiệm Taguchi để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố in 3D đến độ bền kéo của mẫu nhựa PP được tạo ra. Thiết kế AFO tùy chỉnh được đánh giá qua phân tích phần tử hữu hạn trong ANSYS. Tham số tối ưu được xác định là nhiệt độ vòi phun là 240°C, nhiệt độ đế in là 60°C, tốc độ in là 15 mm/giây và độ dày lớp là 0,1 mm. Phương pháp này chứng minh hiệu quả trong việc đánh giá và tối ưu hóa AFO qua tiết kiệm vật liệu và giảm số lượng thí nghiệm cần tiến hành.
Tài liệu tham khảo
-
[1] E. Wojciechowski et al., “Feasibility of designing, manufacturing and delivering 3D printed ankle - foot orthoses: A systematic review”, J Foot Ankle Res, vol. 12, no. 11, 2019, doi: 10.1186/s13047 - 019 - 0321 - 6.
[2] M. Taghavi, T. Helps, B. Huang, and J. Rossiter, “3D - Printed Ready - To - Use Variable - Stiffness Structures”, IEEE Robot Autom Lett, vol. 3, no. 3, 2018, doi: 10.1109/LRA.2018.2812917.
[3] A. Nouri, L. Wang, Y. Li, and C. Wen, “Materials and Manufacturing for Ankle - Foot Orthoses: A Review”, Adv. Eng. Mater., vol. 25, no. 20, 2300238, 2023. doi: 10.1002/adem.202300238.
[4] L. Everaert, E. Papageorgiou, A. Van Campenhout, L. Labey, and K. Desloovere, “The influence of ankle - foot orthoses on gait pathology in children with cerebral palsy: A retrospective study”, Gait Posture, vol. 100, 2023, doi: 10.1016/j.gaitpost.2022.11.063.
[5] M. H. Ali, Z. Smagulov, and T. Otepbergenov, “Finite element analysis of the CFRP - based 3D printed ankle - foot orthosis”, Procedia Computer Science, vol. 179, pp. 55 - 62, 2021. doi: 10.1016/j.procs.2020.12.008.
[6] Y. J. Choo and M. C. Chang, “Commonly used types and recent development of ankle‐foot orthosis: A narrative review”, Healthcare (Basel), vol. 9, no. 8, 1046, 2021. doi: 10.3390/healthcare9081046.
[7] M. Hamedi, P. Salimi, A. Aliabadi, and M. Vismeh, ‘Toward intelligent ankle foot orthosis for foot - drop, a review of technologies and possibilities’, in Proceedings - 2015 2nd International Conference on Biomedical Engineering, ICoBE 2015, 2015. doi: 10.1109/ICoBE.2015.7235875.
[8] A. Cieza et al., Standards for Prosthetics and Orthotics, Part 1: Standars. World Health Organization & USAID, 2017.
[9] M. Farhan, J. Z. Wang, P. Bray, J. Burns, and T. L. Cheng, “Comparison of 3D scanning versus traditional methods of capturing foot and ankle morphology for the fabrication of orthoses: a systematic review”, Foot Ankle Res, vol. 14, no. 2, 2021. doi: 10.1186/s13047 - 020 - 00442 - 8.
[10] B. R. Hunde and A. D. Woldeyohannes, “Future prospects of computer - aided design (CAD) - A review from the perspective of artificial intelligence (AI), extended reality, and 3D printing”, Results Eng., vol. 14, 2022. doi: 10.1016/j.rineng.2022.100478.
[11] R. H. Geraldo et al., “Gypsum plaster waste recycling: A potential environmental and industrial solution”, J Clean Prod, vol. 164, 2017, doi: 10.1016/j.jclepro.2017.06.188.
[12] C. H. Yeh, K. R. Lin, F. C. Su, H. Y. Hsu, L. C. Kuo, and C. C. Lin, “Optimizing 3D printed ankle - foot orthoses for patients with stroke: Importance of effective elastic modulus and finite element simulation”, Heliyon, vol. 10, no. 5, 2024, doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e26926.
[13] R. Raj et al., “Numerical and Experimental Mechanical Analysis of Additively Manufactured Ankle - Foot Orthoses”, Materials, vol. 15, no. 17, 2022, doi: 10.3390/ma15176130.
[14] W. H. Chen et al., “A comprehensive review of thermoelectric generation optimization by statistical approach: Taguchi method, analysis of variance (ANOVA), and response surface methodology (RSM)”, Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 169, 112917, 2022. doi: 10.1016/j.rser.2022.112917.
[15] G. Mounika, K. Rajyalakshmi, G. V. S. Rajkumar, and D. Sravani, “Prediction and optimization of process parameters using design of experiments and fuzzy logic”, International Journal on Interactive Design and Manufacturing, vol. 18, no. 4, 2024, doi: 10.1007/s12008 - 023 - 01446 - x.
[16] B. Maazinejad et al., “Taguchi L9 (34) orthogonal array study based on methylene blue removal by single - walled carbon nanotubes - amine: Adsorption optimization using the experimental design method, kinetics, equilibrium and thermodynamics”, J Mol Liq, vol. 298, 2020, doi: 10.1016/j.molliq.2019.112001.
[17] J. A. Afonso, J. L. Alves, G. Caldas, B. P. Gouveia, L. Santana, and J. Belinha, “Influence of 3D printing process parameters on the mechanical properties and mass of PLA parts and predictive models”, Rapid Prototyp J, vol. 27, no. 3, 2021, doi: 10.1108/RPJ - 03 - 2020 - 0043.
[18] L. Wang, J. E. Sanders, D. J. Gardner, and Y. Han, “Effect of fused deposition modeling process parameters on the mechanical properties of a filled polypropylene”, Progress in Additive Manufacturing, vol. 3, no. 4, 2018, doi: 10.1007/s40964 - 018 - 0053 - 3.
[19] P. Sharma, M. Sivaramakrishnaiah, B. Deepanraj, R. Saravanan, and M. V. Reddy, “A novel optimization approach for biohydrogen production using algal biomass”, Int J Hydrogen Energy, vol. 52, 2024, doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.09.274.
[20] F. H. Abdalsadah, F. Hasan, Q. Murtaza, and A. A. Khan, “Design and Manufacture of a custom ankle - foot orthoses using traditional manufacturing and fused deposition modeling”, Progress in Additive Manufacturing, vol. 6, no. 3, 2021, doi: 10.1007/s40964 - 021 - 00178 - 2.
[21] K. Wang, P. Han, T. Ning, C. Yan, F. Li, and L. Wang, “An exploration into the orthopedic effect and patterns of the correction based on the three - point force system in patients with strephenopodia”, Foot & Ankle Surgery: Techniques, Reports & Cases, vol. 4, no. 1, 2024, doi: 10.1016/j.fastrc.2023.100355.
[22] C. F. Hovorka, G. F. Kogler, Y. H. Chang, and R. Gregor, “Material properties and application of biomechanical principles provide significant motion control performance in experimental ankle foot orthosis - footwear combination”, Clinical Biomechanics, vol. 82, 2021, doi: 10.1016/j.clinbiomech.2021.105285.
[23] M. A. Arnold, “Finite element analysis of ankle foot orthoses”, Ph.D. dissertation, Faculty of Engineering and Applied Science, Department of Mechanical Engineering, University of Southampton, 1999. https://eprints.soton.ac.uk/393597/
Xem thêm
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
Jul 31, 2025
Download
Cách trích dẫn
Hieu, L. H., G. T. K. Lien, và B. Q. H. Nguyen. “Chế tạo nẹp chỉnh hình mắt Cá chân Cá nhân hóa thông Qua phương pháp sản xuất bồi đắp Và thiết Kế Thí nghiệm”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 23, số p.h 7, Tháng Bảy 2025, tr 22-26, doi:10.31130/ud-jst.2025.23(7).187.
