Proben von Einlagenkernen, deren mechanischen Eigenschaften extern getestet wurden. Von links nach rechts: Nylon 11 Powder von Formlabs, PA 11 von HP, gefrästes Polypropylen.
Der Fuse 1+ 30W und Nylon 11 Powder eignen sich besonders gut zur Maßanfertigung der starren Einlagenkerne von orthopädischen Einlegesohlen. Um zu ermitteln, wie unsere Fertigungsmethode im Vergleich zu anderen Optionen in der Branche abschneidet, und sicherzustellen, dass unser Material den Ansprüchen des täglichen Gebrauchs standhält, haben wir eine Reihe von Tests der mechanischen Eigenschaften durchgeführt.
Die Tests wurden extern am Orthopaedic Innovation Centre vollzogen und beinhalteten einen statischen 3-Punkt-Biegeversuch, einen dynamischen 3-Punkt-Biegeversuch und einen Ross-Flex-Test. Die gleichen Tests wurden auch an CNC-gefrästen Einlagenrohlingen aus Polypropylen und aus 3D-gedruckten Rohlingen aus PA 11 durchgeführt, die auf einem MJF-Drucker (Multi-Jet Fusion) von HP gefertigt wurden. Intern haben wir außerdem mit einer Reihe von manuellen Biegeversuchen über 180° die Haltbarkeit unserer angewinkelt gedruckten Einlagen geprüft.
Im Folgenden erhalten Sie einen kurzen Überblick über die Testverfahren und deren Ergebnisse. Laden Sie für einen detaillierten Einblick unser Whitepaper zur Analyse der mechanischen Leistung herunter.
Überblick über die Prüfmethoden
Per the recommendation of industry professionals, we decided to do Static and Dynamic 3-Point Bend testing, and Ross Flex testing. The Orthopaedic Innovation Centre (OIC) conducted these tests on our samples, as well as two other samples; PA 11 from HP and CNC’d polypropylene.
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Static 3-Point Bend Testing was conducted to 60° of flexion (approximately 40 mm of displacement), far exceeding the expected 20-30° of flexion expected for normal use. This test produces data on the relative arch stiffness of the insole shell.
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Dynamic 3-Point Bend Testing was chosen to model harsh daily use and give an idea of overall durability by repeatedly displacing each insole shell by 5 mm. For comparison purposes, the non-Formlabs samples were tested up to 2 million cycles (a standard tested by HP in previous testing with OIC). The Formlabs samples were tested up to 4 million cycles to model significantly above-average usage over the course of one year.
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Ross Flex Testing was used to demonstrate the insole’s flexural endurance by bending it 1.5 million times between 0° and 90°- another value far exceeding expected use.
In addition to formal testing at OIC, Formlabs conducted internal flexion tests to 180° by hand on sample insole shells printed at angles 0°-50° from the build volume floor. This test aimed to demonstrate that rigid insole shells printed within this recommended range of angles can reliably withstand forces far greater than expected for daily use.
Einlagenrohlinge im Winkel von 0° bis 50° vom Boden der Konstruktionskammer aus in PreForm.
3D-Druck starrer Einlagenrohlinge
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Überblick über die Ergebnisse
Statischer 3-Punkt-Biegeversuch
Keine der Einlagen versagte bei einer Verdrängung um 40 mm. Der Flexibilität nach in absteigender Reihenfolge geordnet lautet die Rangfolge: Formlabs, HP, Polypropylen. Dass die Formlabs-Probeteile die höchste Flexibilität aufwiesen, bedeutet, dass sie unter den Testteilen die haltbarsten sind und das Beschädigungsrisiko bei starker Beanspruchung bei ihnen am niedrigsten ist.
Die Verdrängung des Formlabs-Probeteils um 40 mm.
Dynamischer 3-Punkt-Biegeversuch
Alle Proben hielten der Verdrängung um 5 mm über 2 Mio. Zyklen hinweg stand. Die Formlabs-Probe überstand weitere 2 Mio Zyklen (insgesamt also 4 Mio.) ohne Anzeichen von Schäden, was von einer Haltbarkeit zeugt, die die physischen Ansprüche des täglichen Gebrauchs über ein Jahr hinweg weit übersteigt, selbst bei einem besonders aktiven Lebensstil mit 10 000 Schritten pro Tag.
Ross-Flex-Test
Alle Proben hielten einer Biegung von 90 ° mehr als 1,5 Mio. Mal stand. Die Formlabs-Proben zeigten eine höhere Energierückgabe als die Probeteile von HP, was auf einen größeren Patientenkomfort hinweist.
Zyklische Biegung des Formlabs-Probeteils um 90°.
Biegeversuch
Alle Probeteile, die in Neigungen von 0° bis 50° vom Boden des Fertigungsvolumens gedruckt wurden, überstanden ausgiebige manuelle Biegeversuche über 180° und zurück. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Haltbarkeit von Druckteilen, die bei 50° Neigung oder weniger gedruckt werden.
Proben, die vor den Prüfungen 24 Stunden lang einer Luftfeuchtigkeit von 70 % ausgesetzt wurden, erzielten dieselbe Leistung wie Proben, die sich lediglich in normaler Umgebungsluft befanden (30-50 % Luftfeuchtigkeit am Teststandort).
180° Biegung einer Probe, die bei 50° Neigung vom Boden des Fertigungsvolumens gedruckt wurde.
Legen Sie los mit dem 3D-Druck von Einlagen
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