3D打印形狀記憶新材料的新型可定制石膏

來源：3xmaker合越智能

每年，大約有 600 萬美國(guó)人骨折并前往醫(yī)生處進(jìn)行石膏或玻璃纖維石膏固定。經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)六個(gè)星期的保持石膏干燥并抵制刮傷下面皮膚的沖動(dòng)后，患者回到他們的醫(yī)生那里，將石膏移除并扔進(jìn)垃圾桶，無法再次使用。 卡內(nèi)基梅隆大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院科研人員創(chuàng)造了一個(gè)新的材料系統(tǒng)，可以改變骨科領(lǐng)域的這一標(biāo)準(zhǔn)——ExoForm。

Exoform 是一種緊湊、可定制和半剛性的可穿戴材料，具有自熔邊緣，可立即、可調(diào)節(jié)和可重復(fù)使用。它提供了獨(dú)特的能力，可以在不依賴醫(yī)療專業(yè)人員的情況下，專門適應(yīng)個(gè)人身體。Exoform 的想法起源于新冠疫情期間，它是一種可以 3D 打印和自成型以完美貼合佩戴者的面罩。不久之后，該團(tuán)隊(duì)意識(shí)到可以更廣泛地使用該材料的應(yīng)用，并創(chuàng)建了演員表。

Exoform 鑄件與當(dāng)?shù)厮幍戡F(xiàn)有的矯形材料（即手指夾板和腕帶）的區(qū)別在于，它可以成功支撐各種復(fù)雜的身體部位，并在整個(gè)愈合過程中調(diào)整其剛度。它還具有透氣性，可以浸入水中，帶來更舒適的穿著體驗(yàn)。

Exoform 最初是一種扁平結(jié)構(gòu)，需要加熱（70-80 攝氏度）才能成型。為保護(hù)佩戴者免于燒傷，使用者必須首先在他們打算佩戴石膏的皮膚周圍包裹 3 層紗布。鑄件具有傳感和控制系統(tǒng)，可以觸發(fā)白色 LED 燈以指示材料何時(shí)處于安全處理溫度。一旦加熱，材料就會(huì)在身體周圍形成標(biāo)準(zhǔn)化的形狀，以初始化粗略的合身。然后用戶可以手動(dòng)將材料雕刻成他們自己的完美貼合。白色 LED 燈會(huì)隨著可穿戴設(shè)備的收緊而變得明亮和變暗。

Exoform 可以平放存放，節(jié)省了近 95% 的成型鑄件所占用的體積。

現(xiàn)有的石膏和玻璃纖維模型在整個(gè)愈合過程中保持僵硬，并限制了使用者的活動(dòng)能力。這種限制會(huì)延遲身體的自然愈合時(shí)間。使用 Exoform，當(dāng)身體開始愈合時(shí)，佩戴者可以移除部分石膏以松開材料，從而增加活動(dòng)性并最終加快愈合時(shí)間。一旦完全愈合，使用者可以自行移除石膏并開始拒絕材料。

LED 指示燈指示溫度何時(shí)處于安全處理溫度和貼合度。

有了自熔邊緣，在成型和愈合過程中去除的任何材料塊都可以通過將邊緣壓在一起來重新添加。這使得重復(fù)使用成為可能。在邊緣接觸后的數(shù)小時(shí)內(nèi)，Exoform 部件會(huì)自動(dòng)融合成原始的平面形狀。這種扁平包裝節(jié)省了近 95% 的已組裝鑄件所占用的體積，便于存放，以防有一天朋友或家人需要自己的鑄件?？偠灾?，Exoform 的可塑性意味著未來的可穿戴設(shè)備可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行定制。