Технология изготовления индивидуальных ортопедических стелек с применением компьютерных технологий
Автор: Носов Николай Васильевич, Зябочкина Александра Павловна, Нигматуллин Альмир Рафаэлевич
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 3 т.22, 2020 года.
Бесплатный доступ
В работе предложено методика проектирования и изготовления индивидуальных ортопедических стелек с применением компьютерных технологий. Модель стельки спроектирована с помощью программы OrthoModel в твердотельном формате, которую экспортировали в формат файла STL. Затем с помощью программы FreeCAD формат STL экспортировали в STEP, чтобы полученная модель была более адаптирована для дальнейшего применения и анализа. В среде ANSYS, разработана конечно-элементная модель деформации стелек при различной нагрузке и комбинации EVA материалов различной твердости. Получены напряжения и деформации свода стельки в процессе эксплуатации в зависимости от комбинации материала и геометрических параметров стопы, которые подтверждены результатами экспериментальных исследований и учитывались при программировании обработки стелек на станках с ЧПУ. Рассчитана себестоимость изготовления индивидуальных ортопедических стелек.
Ортопедические стельки, деформация ортезов, сае анализ, 3-d модель стелек, технологический маршрут обработки, программирование обработки на станках с чпу, себестоимость изготовления индивидуальных стелек
Короткий адрес: https://sciup.org/148314227
IDR: 148314227 | УДК: 539.3 | DOI: 10.37313/1990-5378-2020-22-3-116-119
Development of design and manufacturing technology of orthopedic insoles in CAD-CAE-CAM systems
The paper proposes a method of designing individual orthopedic insoles, selected rational design and material of insoles. Designed in OrthoModel Model insoles in solid format, which was exported to the STL file format. Then, using the FreeCAD program, the STL format was exported to STEP, so that the resulting model was more adapted for further application and analysis. In the ANSYS environment, a finite element model of deformation of insoles was developed and the behavior of the insole arch material under different loads and combinations of EVA materials of different hardness was studied. Stresses and deformations of the insole arch during operation are obtained depending on the combination of the material and the geometric parameters of the foot, which are confirmed by the results of experimental studies. The calculated values of deformation of insoles are taken into account in the subsequent programming of processing insoles on CNC machines. Having a 3D model of the insole, it can be made not only on the CNC machine, but also printed on a 3D printer. The cost of production of individual orthopedic insoles is calculated, which showed that the proposed technology is quite competitive.
Список литературы Технология изготовления индивидуальных ортопедических стелек с применением компьютерных технологий
- Борисов В.В., Клинико-экспериментальное исследование материала для изготовления защитных зубных шин на основе этиленвинилацетата методом термоформирования : автореферат дисс. ... канд. мед. наук / В. В. Борисов ; рук. работы А. В. Севбитов; Первый МГМУ им. И. М. Сеченова МЗ РФ. - М., 2017. - 24 с.
- ГОСТ 269-66, Резина. Общие требования к проведению физикомеханических испытаний - М.: Издательство стандартов, 1993. - 11 с.
- Wu, L. Nonlinear finite element analysis for musculoskeletal biomechanics of medial and lateral plantar longitudinal arch of Virtual Chinese Human after plantar ligamentous structure failures // Clinical Biomechanics. - 2007, Vol. 22. - P. 221-229.
- Cheung, J,T., Zhang, M., Leung, A.K., Fan, Y.B. Three-dimensional finite element analysis of the foot during standing-a material sensitivity study // J. Biomech. - 2005, Vol. 38. - Р. 1045-1054.
- George J. J., Bhowmick Anil K. Influence of matrix polarity on the properties of ethylene vinyl acetate-Carbon Nanofiller Nanocomposites // Nanoscale Research Letters - 2009, Vol. 4. - P. 655-664.
- Sasikala1 A., Kala1 A. Thermal stability and mechanical strength analysis of EVA and blend of EVA with natural rubber // Materials today: Proceedings -2018. - Vol. 5. - P. 8862-8867.
- Yasuhiro Shimazaki, Shigeru Nozu, Takahiro Inoue. Shock-absorption properties of functionally graded EVA laminates for footwear design // Polymer Testing. - 2016. - Vol. 54. - P. 98-103.
- Zahari Taha1, Muhammad Syukur Norman, Syed Faris Syed Omar, Edin Suwarganda. A finite element analysis of a human foot model to simulate neutral standing on ground // Procedia Engineering - 2016. -Vol. 147. - P. 240-245.
- Cheung J. T.-M., Zhang M. Parametric design of pressure-relieving foot orthosis using statistics-based finite element method // Medical Engineering & Physics. - 2008. - Vol. 30. - P. 269-277.
- Басов К. А. AN SYS в примерах и задачах. - М.: КомпьютерПресс, 2002 - 224 с.
- Roy KJ. Force, pressure, and motion measurements in the foot: current concepts // Clin Podiatr Med Surg. -Jul 1988. - Vol. 5(3). - P. 491-508.
- Косилова А.Г., Мещеряков Р.П. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2/ А.Г. Косилова Р.П. Мещеряков. - М.: Машиностроение, 1986. - С. 496.
- Мельник, Е.А. Экономика предприятия: Учебник для бакалавров / Е.А. Мельник - Москва: Издательство Юрайт, 2013. - С. 86.
