Page 30 - COMPOSITE SOLUTIONS - Fascicolo 1/2016 - Issue 1/2016

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the fibre/matrix adhesion. The amount of fibres/ particles embedded within the matrix causes a variation of the elastic modulus of the material and therefore of its mechanical properties. The greater the amount of fibres/particles the greater the adhesion between matrix and fibres/particles themselves and therefore its resistance. Another factor to consider and that gives specific properties to a composite is the fibre orientation. To improve the properties of fibre-reinforced composite materials Skorpion Engineering, runs for each application a designing activity focused on the fibres orientation.
THE FIBRE-REINFORCED MATERIALS
The composite materials which are mainly used for applications in the biomedical field are the fibre-reinforced materials with a polymer matrix consisting of an organic polymeric matrix and a fibre reinforcement with high mechanical properties.
corrosion resistance and good dielectric and non-magnetic properties.
In the medical sector and especially for orthopedic applications, the carbon fibre is the undisputed material for the construction of prosthesis for artificial limbs, since it ensures a mix of strength and lightness.
Moreover, according to some tests, the use of carbon fibre prosthesis would ensure a mechanical advantage, with regard to the back energy in the impact with the ground. The force applied on the ground when walking or running does a work stored in the form of energy, which is only partly (60%) given back by the land to the legs themselves.
Therefore, about 40% energy is dissipated during the impact with the ground. With the use of prosthesis in carbon fibre, the amount of energy returned to the terminal part of the prosthesis is much higher (about 90%) compared with what happens, for example, to the ankle joint. This allows to receive a major boost step by step.
The use of the additive manufacture techno- logies for the construction of these prostheses ensures a high customization of the device according to the needs of the specific patient, not apart from the optimization and integration of the functional characteristics.
e alla corrosione e buone proprietà dielettriche e amagnetiche.
Nel medicale e in particolare per le applicazioni ortopediche, la fibra di carbonio è la protagonista indiscussa per la realizzazione di protesi per arti artificiali, in quanto garantisce un mix di resi- stenza e leggerezza. Inoltre, secondo alcuni test, l’uso delle protesi in fibra di carbonio garantireb- be un vantaggio meccanico, per quanto riguarda l’energia di ritorno nell’impatto col terreno. La forza applicata sul terreno quando si cammina o si corre compie un lavoro immagazzinato sotto forma di energia, che viene solo in parte (il 60%) restituita dal terreno alle gambe stesse. Quindi circa un 40% di energia è dissipato durante l’impatto col suolo. Con l’utilizzo di protesi in fibra di carbonio, la quantità d’energia restituita alla parte terminale delle protesi è molto più alta (circa il 90%) paragonata a quanto avviene, a esempio, per l’articolazione della caviglia. Ciò permette di ricevere una spinta maggiore a ogni passo.
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compositesolutions n.1/2016
Carbon loaded Nylon matrix synthetic composite
Sinterizzato - composito a matrice nylon caricato carbonio
combinatorie tra diversi tipi di fibre e matrici, anche in strutture sandwich. Le matrici hanno la funzione di unire le fibre/cariche, mantenendo stabile la loro geometria e posizione e di proteg- gerle dall’ambiente circostante. Durante la fase di progettazione e design è importante consi- derare che in prossimità della fibra la libertà di movimento delle macromolecole di polimero è ristretta a causa dell’adesione tra fibra e matri- ce. La quantità di fibre/particelle immerse all’in- terno della matrice determina una variazione del modulo elastico del materiale e quindi delle sue
A detail of PEEK matrix medical equipment
Particolare Macchinario medicale a matrice PEEK
The fibre-reinforced materials have some common characteristics than composite materials in general. In fact they show a high lightness, an excellent mechanical and
proprietà meccaniche. Maggiore è la quantità di fibre/particelle e maggiore è l’adesione tra matrice e le fibre/particelle stesse e quindi la sua resistenza. Un altro fattore da considerare e che conferisce specifiche proprietà ad un composito è l’orientamento delle fibre, Skorpion Engineering per migliorare le proprietà dei materiali compo- siti fibrorinforzati, esegue per ogni applicazione uno studio di progettazione sull’orientamento delle fibre.
I MATERIALI FIBRORINFORZATI
I compositi maggiormente utilizzati per appli- cazioni nel campo biomedicale sono i materiali fibrorinforzati a matrice polimerica costituiti da una matrice polimerica di natura organica e da un rinforzo in fibra con elevate proprietà meccaniche.
I materiali fibrorinforzati presentano alcune caratteristiche comuni rispetto ai materiali compositi in generale. Possiedono infatti un’e- levata leggerezza, ottima resistenza meccanica