对3D打印的开源婴儿马蹄足肌支撑进行成本敏感性分析

Congential talipes equinovarus(CTEV),也许更好地称为马蹄足,是最常见的先天性身体畸形之一,因为它至少每1000个出生一次。在像美国这样的国家,CTEV在出生时被诊断出来并在患者仍然是小孩的情况下进行治疗,使用每周操作和铸造的方法,然后进行跟腱切断术。然后佩戴足外展矫形器(FAO),直到患者大约四岁,这样畸形就不会再发生。不幸的是,在东非这样的发展中国家,这些类型的治疗方案并不容易获得或负担得起,其中马蹄内翻足每1000个新生儿可发生8次。

然而,过去用于帮助治疗CTEV的 3D打印 除了降低成本外,还可以帮助这些粮农组织的制造实现民主化,从而实现更可持续的发展。新的纸张,题为“ 开源三维打印婴儿马蹄内翻足布雷斯,”最近发表在杂志假肢矫形器的一个研究小组,其中包括开源倡导者约书亚·皮尔斯博士,来自 密歇根理工大学(MTU) 。

研究人员解释说,廉价的开源RepRap 3D打印机有助于扩大对该技术的访问,同时还能降低成本。

角括号反转,以增加腿部运动。

“为了研究粮农组织分布式制造发展中国家马蹄内翻足患者的潜力,本研究对使用RepRap 3-D打印机制造开源马蹄足支具进行了仔细研究,”研究人员写道。

“该方法包括首先根据材料特性和成本选择各种商业3D打印材料,仅使用开源工具开发开源设计,并描述使用的开源3D打印机和设置制作马蹄足。然后,检查支具的特征,以确保它满足设计用于治疗马蹄足的足外展矫形器所需的特征。最后,通过与现有设计进行成本和功能比较来检查这个支架。“

该团队使用免费的开源FreeCAD软件设计了他们的3D可打印马蹄足支架,以“实现定制。”该设计经过优化,易于打印,悬伸最小,并且“旨在满足收集的标准”来自文献。“支架中最重要的特征是:

1、能够保持足部定位以防止复发

2、能够调整外展角度

3、能够背屈双脚

此外,通过确保脚之间粮农组织的宽度可调,支架需要更换更少,从而使其更具成本效益。

研究人员解释说:“足垫独立移动并与外展杆连接和分离的能力增加了舒适度并促进了正确使用。”

物料清单:所有3D打印组件均已布置和标记

由于其强度和低成本,研究人员选择用可生物降解的PLA 3D打印支架及其13个组装部件。使用Cura软件对CAD模型进行切片,在MOST delta RepRap 3D打印机上以40 mm /秒的速度打印支架,填充密度为80%,层厚度为0.2 mm,外壳厚度为1 mm厚度。

然后,该团队对三个主要变量 – 劳动力,长丝和电力 – 进行成本分析,这将推动肯尼亚当地制造支具的成本,其中CTEV“特别普遍。”该国的劳动力成本从0美元不等。志愿者,或只是监控3D打印机并组装支架的员工,达到政府规定的市区肯尼亚机械师每小时1.30美元的工资。有三种商用灯丝可供选择,电费从0美元/千瓦时运行太阳能3D打印机到0.2029美元/千瓦时 – 肯尼亚最高的标准电费率,基于2017年1月的数据。

成本敏感性分析:制造支撑的成本与可变成本的百分比变化。

研究人员发现,马蹄足支撑的总材料成本为11.08美元。然而,应该注意的是,尽管电力和灯丝成本也可能变化,但最有可能影响总成本的变量是劳动力。

粮农组织的基地由顶部和底部滑块组成,两个滑块通过两个支架螺栓,一个封闭支架和两个螺母固定在一起。通过松开和拧紧旋钮,可以调节支架的脚宽度以适应正在成长的孩子。

通过带有互锁脊的角撑架将脚垫连接到组件上,以将脚垫锁定到位。

“由于组装简单,婴儿鞋可以先将魔术贴绑带固定在足垫上,然后再将足垫固定在杆上,”研究人员解释说。“所使用的鞋子应该是鞋跟处的”低腰“,以便观察鞋跟保持在脚垫上,如果使用”高帮“鞋,则会丢失。

粮农组织以更低的成本提供更多功能,并且对环境的影响更小,因为它只需要部分填充,并且在本地3D打印时不需要运输。该团队根据GNU通用公共许可证3.0,在开放科学框架下免费提供STL文件和FreeCAD模型。

研究人员得出结论:“结果表明,开源马蹄足支撑符合或超过所有商业和非营利开发的支具设计的物理特征和机械自由度,同时大大降低了医院和家庭支架的成本。 “。

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