Поддержка по электронной почте
247886802@qq.comПозвоните в службу поддержки
+86-13258111863
Когда слышишь '3D экзоскелет', сразу представляешь футуристичный костюм из фильмов, но в реальности это скорее гибрид аддитивных технологий и композитной механики. Многие до сих пор путают 3D-печатные каркасы с полноценными экзоскелетами, и это главная ошибка новичков.
В 2022 году мы тестировали 3D экзоскелет с алюминиевыми узлами - конструкция вышла тяжелее расчётной на 40%. Тогда и обратились к ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы через их сайт th-composite.ru. Их команда с десятилетним опытом предложили карбоновые лонжероны с полимерными соединениями, напечатанные на термопластавтоматах. Не идеально, но уже ближе к массе человеческого тела.
Заметил интересную деталь: их производство в промышленном парке Тяньфу использует слоистую структуру, где каждый слой композита армируется отдельно. Для 3D экзоскелет это критично - нагрузки идут нелинейно, особенно в суставных узлах. Мы сначала перестраховались и сделали стыки толще, но это привело к ограничению подвижности в локтевом шарнире.
Кстати, о толщине стенок. В прототипе для реабилитации кисти пришлось трижды перепечатывать крепления для датчиков - композит от Тайхэн давал усадку 0.3 мм после термической обработки. Пришлось вносить поправки в 3D-модель на этапе проектирования, хотя обычно такой погрешностью пренебрегают.
С электроприводом всегда проблемы. В нашем последнем проекте 3D экзоскелет для спины сервоприводы перегревались через 20 минут работы. Решение нашли нестандартное - напечатали ребра охлаждения прямо на карбоновом основании, используя технологию непрерывного волокна. Это увеличило стоимость образца, но снизило температуру на 15°C.
Балансировка - отдельная головная боль. Когда добавляешь аккумуляторы и электронику в 3D экзоскелет, центр масс смещается к пояснице. Пришлось перераспределять нагрузку, делая напечатанные крепления переменной плотности. Верхнюю часть сделали более пористой, но прочность на растяжение сохранили за счёт направления волокон.
С подключением сенсоров вообще вышла заминка. Стандартные крепления не подходили к композитной поверхности от Тайхэн, пришлось разрабатывать гибридные кронштейны. Зато теперь можем устанавливать датчики давления прямо в полимерные направляющие без дополнительного крепежа.
Помню наш первый промышленный 3D экзоскелет для работников склада - хотели снизить нагрузку на позвоночник при подъёме грузов. Сделали по классической схеме с жёстким поясом, но пользователи жаловались на дискомфорт в бёдрах. Оказалось, нужно было учитывать анатомические особенности при печати контактных поверхностей.
Более удачный пример - реабилитационный модуль для локтя. Использовали композиты от ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы с переменной жёсткостью. На участке сгиба материал более эластичный, near сустава - жёсткий. Такие нюансы не прописать в стандартном ТЗ, только методом проб и ошибок.
А вот с водонепроницаемостью промахнулись. Забыли, что композитные соединения в 3D экзоскелет могут впитывать влагу. После тестов в условиях повышенной влажности некоторые узлы разбухли. Пришлось добавлять герметизирующие пропитки в процессе печати - технология, которую как раз предлагают на th-composite.ru в разделе спецрешений.
Сейчас экспериментируем с интегрированной печатью проводящих элементов. Если в структуру 3D экзоскелет сразу закладывать токопроводящие нити, можно избежать кучи проводов снаружи. Но пока получается дорого и ненадёжно - соединения часто обрываются при вибрации.
Ещё одна интересная возможность - адаптивная жёсткость. В коллаборации с Тайхэн тестируем материалы с памятью формы для шейных ортезов. При нагреве до 35°C полимер меняет жёсткость, подстраиваясь под движение. Правда, система подогрева усложняет конструкцию.
А вот от полностью напечатанных гидравлических систем отказались. Микротрещины в композитных трубках приводили к утечке жидкости под давлением. Лучше работает гибрид - напечатанные крепления для стандартных гидроцилиндров.
Главный урок - не пытаться сделать 3D экзоскелет полностью на 3D-принтере. Каркас - да, интерфейсы - да, но силовые элементы лучше комбинировать с традиционными материалами. Композиты от Тайхэн хорошо показывают себя в несущих структурах, но для динамических узлов нужен индивидуальный расчёт.
Стоит учитывать и усталость материалов. Наш тестовый образец выдержал 100 000 циклов сгибания, но после этого в местах крепления ремней появились микротрещины. Теперь закладываем 20% запас прочности для критических узлов.
И да, никогда не экономьте на соединениях. Мы пробовали упрощённые замки для быстрой сборки - в полевых условиях они расшатывались за неделю. Вернулись к резьбовым соединениям с композитными втулками, хотя это увеличивает вес.
