浙江大学の院士、建栄譚氏が率いるチームの最高論文 | 付加製造と関節バイオメカニクスに基づく人間工学製品のカスタマイズ設計

浙江大学の院士、建栄譚氏が率いるチームの最高論文 | 付加製造と関節バイオメカニクスに基づく人間工学製品のカスタマイズ設計
出典: Additive Manufacturing Master and Doctor Alliance

WTOの統計によると、世界の障害者の数は10億人を超え、障害率は上昇し続けており、リハビリテーションや個別サービスに対する需要が高まっています。人間工学に基づいた製品のカスタマイズ設計では、バイオメカニクスなどの知識を最大限に活用し、コンピュータ支援設計や積層造形技術と組み合わせて、個々のユーザーのニーズを科学的に満たします。

人間工学に基づいた製品カスタマイズ設計プロセス
論文のハイライト(1)関節の生体力学を考慮した積層造形による人間工学製品のカスタマイズされた設計法を提案する。

(2)カスタマイズ製品は軽量可変多孔質構造を有する。カスタムインソールは足の裏にぴったりフィットし、足底にかかる圧力を軽減します。

(3)デジタルツイン技術を使用して、物理的な製造前に概念設計のプロトタイプを評価する。

インソールのオリジナルコンセプトデザイン 歩行中の異なる時間における等価応力の分布
研究方法<br /> 近傍トポロジー画像再構成法と解剖学的知識に基づいて人間の足の構造を3次元的に再構成し、足底圧を測定することで静的および動的生体力学的解析を行います。基本要素として勾配多孔質構造が使用され、機能や快適性などの指標を満たすように構造パラメータが適応的に生成され、足のさまざまな領域における圧力差を効果的にバランスさせます。ビジュアル デジタル ツイン テクノロジーを活用した付加製造は、概念的なプロトタイプを物理的なオブジェクトに変換するために使用されます。

ビジュアルデジタルツインによる統合靴の仮想3Dプリント
人間工学に基づいたスポーツリハビリテーション設計の3D整形外科用インソール
結果<br /> インソールの表面は足裏にぴったりフィットし、内部のカスタム構造により最適な衝撃吸収と力の分散を実現します。均質インソールとカスタマイズされたインソールの最大ピーク等価応力はそれぞれ 2.2123MPa と 1.8373MPa であり、後者は 16.95% 削減できました。ビジュアルデジタルツイン技術を活用し、ステレオリソグラフィー技術を使用して製造された構造層の厚さは0.1mm未満まで薄くすることができ、層状の人間工学的オブジェクトの肌へのフィット性が向上します。公式アカウント「Additive Manufacturing Master and Doctor Alliance」をフォローして、付加製造の研究とエンジニアリングの応用に焦点を当てた大量の付加材料を無料で入手しましょう。
インソール側面の光学顕微鏡写真 結論<br /> 関節の生体力学を考慮した積層造形による人間工学製品のカスタマイズされた設計方法を提案します。個々の運動学、生体力学的特性、ニーズを評価し、機能や快適性などの指標からのフィードバックに基づいて、複雑な制約下での製品のパフォーマンスパラメータを最適化し、可変多孔性を備えた軽量マニホールド構造を実現します。ビジュアル デジタル ツイン テクノロジーは、概念設計のインスピレーションとプロトタイプの評価機能を強化し、大規模なメタバース レベルの階層型製造シミュレーションの基盤を築きます。

展望と応用<br /> 人間工学に基づいてカスタマイズされた製品は、個々の体型やニーズを満たすことができ、快適性と人間的なケアを向上させます。研究結果は、リハビリテーションプロセスの改善、特に運動障害、関節障害、外傷後リハビリテーションのニーズに迅速に対応するソリューションの提供に活用できます。公式アカウント「Additive Manufacturing Master and Doctor Alliance」をフォローして、付加製造の研究とエンジニアリングの応用に焦点を当てた大量の付加材料を無料で入手しましょう。

Tan Jianrong 氏は、中国工程院の院士であり、浙江大学の秋実特別教授および博士課程の指導者です。彼は現在、浙江大学デザイン工学および自動化学部の学部長、浙江大学流体動力および電気機械システム国家重点実験室の学術委員会の副学部長、浙江大学CAD&CG国家重点実験室の学術委員会の委員を務めています。また、中国グラフィックス学会の名誉会長、教育部のエンジニアリンググラフィックス教育運営委員会の委員長も務めています。彼は、第1回「国家優秀青年科学者基金」、「青年中年グラフィック技術世紀を越える人材」、国務院政府特別手当、「浙江省重点学科リーダー」、「浙江省「151」人材プロジェクト第一級」、「浙江省新世紀重点育成人材」、国家863計画自動化分野CIMSテーマ設計自動化専門家、国家「十万人人材第一級、第二級」、「科学技術部第15次5カ年計画863先進個人」、「科学技術部第11次5カ年国家科学技術計画実施優秀貢献賞」など、多くの栄誉と称号を獲得しています。チームは、多品種大量カスタマイズ設計技術、多機能デジタルプロトタイプ設計技術、マルチパラメータ分析およびマッチング設計技術を提案しました。研究成果は、国家技術発明賞と国家科学技術進歩賞で5つの2等賞、省および省庁の科学技術進歩賞で7つの1等賞、および1等賞1つと2等賞2つを含む3つの国家優秀教育業績賞を受賞しました。提案した技術をソフトウェアに統合し、12件のコンピュータソフトウェア著作権登録権を開発・取得しました。

インソール、矯正器具

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