Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH)

Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH) Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cơ cấu khớp mắt cá bàn chân giả bằng vật liệu Carbon Composite (Đề tài NCKH)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO CƠ CẤU KHỚP MẮT CÁ BÀN CHÂN GIẢ BẰNG VẬT LIỆU CARBON COMPOSITE Mã số: T2020-59TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS PHẠM HUY TUÂN TP HCM, 12/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO CƠ CẤU KHỚP MẮT CÁ BÀN CHÂN GIẢ BẰNG VẬT LIỆU CARBON COMPOSITE Mã số: T2020-59TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Phạm Huy Tuân Thành viên đề tài: Hồ Minh Hiếu Mai Văn Trình TP HCM, 12/2020 DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài: Đơn vị công tác lĩnh Nội dung nghiên cứu cụ thể vực chuyên môn giao TT Họ tên Phạm Huy Tn Khoa Cơ khí máy Tính tốn, thiết kế Hồ Minh Hiếu Khoa Cơ khí máy Gia cơng, chế tạo, thử nghiệm Mai Văn Trình Trung tâm Chỉnh hình phục hồi chức TP.HCM, kỹ thuật viên chỉnh hình Thử nghiệm bệnh nhân Đơn vị phối hợp chính: Tên đơn vịtrong ngồi nước Trung tâm Chỉnh hình phục hồi chức TP.HCM, Nội dung phối hợp nghiên cứu  Thử nghiệm bệnh nhân Trang Họ tên người đại diện đơn vị Mai Văn Trình (Quản đốc xưởng chỉnh hình) MỤC LỤC DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHẦN MỞ ĐẦU 13 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 13 Tính cấp thiết đề tài 16 Mục đích đề tài 16 Nhiệm vụ, đối tượng phạm vi nghiên cứu 16 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 17 Hiệu giáo dục đào tạo kinh tế - xã hội 17 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18 1.1 Tổng quan Composite 18 1.1.1 Khái niệm: 18 1.1.2 Quá trình hình thành phát triển: 18 1.1.3 Ưu điểm vật liệu Composite 19 1.1.4 Nhược điểm vật liệu Composite 19 1.1.5 Phân loại vật liệu Composite 19 1.1.6 Cấu tạo vật liệu Composite 21 1.2 Tổng quan sợi Carbon 30 1.2.1 Khái niệm: 30 1.2.2 Quá trình hình thành phát triển: 30 1.2.3 Ưu điểm sợi Carbon 31 1.2.4 Nhược điểm sợi Carbon 31 1.2.5 Phân loại sợi Carbon 31 1.2.6 Tính chất ứng dụng sợi Carbon 32 1.3 Đường cong tham số Bezier 33 1.3.1 Đường cong tuyến tính (bậc linenear) 34 1.3.2 Đường cong Bezier bậc 34 Trang 1.3.3 Các tính chất đường cong Bezier 35 1.4 Cấu tạo bàn chân 35 1.5 Chu kỳ bước chân 38 CHƯƠNG NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 39 2.1 Nhu cầu thực tế nhiệm vụ sản phẩm 39 2.2 Phương án thiết kế 39 2.2.1 Mẫu thiết kế 39 2.2.2 Lựa chọn mẫu thiết kế 41 2.2.4 Lựa chọn vật liệu 42 CHƯƠNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO VẬT LIỆU CARBON COPOSITE 43 3.1 Phương pháp chế tạo vật liệu composite 43 3.2 Lựa chọn phương pháp 48 3.3 Quy trình chế tạo Carbon Composite 48 3.4 Chế tạo mẫu thử đo đạc đặc tính vật liệu 52 3.4.1 Tính tốn thơng số vật liệu 52 3.4.2 Tiến hành thử nghiệm: 54 3.4.3 Tính tốn thơng số: 55 CHƯƠNG TÍNH TỐN – MƠ PHỎNG 57 4.1 Tính tốn kích thước chân 57 4.2 Mô 58 CHƯƠNG CHẾ TẠO – THỬ NGHIỆM 64 5.1 Chế tạo 64 5.1.1 Vật liệu 64 5.1.2 Chế tạo khuôn 64 5.1.3 Chế tạo chân giả 65 5.2 Thử nghiệm khả chịu tải máy kéo nén 67 5.2.1 Bố trí thí nghiệm 67 5.2.2 Kết thử nghiệm 70 5.3 Thử nghiệm thực tế người bệnh 73 PHẦN KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 75 Trang Kết luận 75 Kiến nghị 75 Hướng phát triển 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Tiếng Việt 77 Tiếng Anh 77 PHỤ LỤC Biên thử nghiệm sản phẩm 79 PHỤ LỤC Phiếu nhận xét thử nghiệm sản phẩm 80 PHỤ LỤC Minh chứng sản phẩm đề tài 82 PHỤ LỤC Bản hợp đồng, thuyết minh đề tài phê duyệt 84 Trang DANH MỤC HÌNH Hình Sự thay đổi độ bền kéo độ giãn dài gia cố thêm sợi Carbon 14 Hình Độ chịu nén độ bền kéo loại vật liệu (Walke 2017) 14 Hình Một số loại ống bàn chân giả thịnh hành 15 Hình Một bệnh nhân dùng ống chân giả composite carbon 16 Hình 1.1 Vật liệu Composite 18 Hình 1.2 Composite sợi liên tục sợi gián đoạn [1] 20 Hình 1.3 Một số loại Composite cốt sợi [1] 20 Hình 1.4 Một số loại Composite cốt hạt [1] 21 Hình 1.5 Ứng dụng vật liệu Composite hàng không 30 Hình 1.6 Hình ảnh mơ sợi Carbon phóng to [1] 31 Hình 1.7 Đường cong Bezier tuyến tính 34 Hình 1.8 Đường cong Bezier bậc 35 Hình 1.9 Phân bố xương bàn chân [5] 36 Hình 1.10 Các xương bàn chân (nhìn từ bên ngồi) [5] 36 Hình 1.11 Các dây chằng cổ bàn chân [6] 37 Hình 1.12 Gấp lịng bàn chân (PF) gấp mu bàn chân (DF) xảy quanh trục trong- qua khớp cổ chân [6] 38 Hình 1.13 Chu kỳ hoạt động chân di chuyển [10] 38 Hình 2.1 Mơ hình chân giả cấu mềm [11] 39 Hình 2.2 Mơ hình chân giả hãng Freedom Innovations 40 Hình 2.3 Mơ hình chân giả kết hợp Carbon Composite 40 Hình 2.4 Mơ hình chân giả kết hợp đệm cao su 41 Hình 3.1 Các lớp Carbon phương pháp chế tạo thủ công [1] 43 Hình 3.2 Chế tạo theo phương pháp thủ công [1] 44 Hình 3.3 Phun hỗn hợp Composite [1] 45 Hinh 3.4 Sơ đồ trình đúc [1] 46 Hình 3.5 Một sản phẩm làm từ phương pháp đúc chuyển nhựa [1] 46 Hình 3.6 Sơ đồ cơng nghệ đúc chân không [1] 47 Hình 3.7 – 3.8 Đặt vải Carbon lên kính, qt keo đậy kính cịn lại lên để cố định sản phẩm 49 Trang Hình 3.9 – 3.10 Đưa sản phẩm vào màng nhựa tiến hành hút chân khơng vịng 45 phút 50 Hình 3.11 Sản phẩm pha khơng đủ chất đóng rắn 50 Hình 3.12 Sản phẩm tách khn sớm 51 Hình 3.13 Sản phẩm pha keo với lượng đóng rắn thời gian phù hợp 51 Hình 3.14 Sản phẩm pha trộn keo không 52 Hình 3.15 Phương pháp điểm uốn 52 Hình 3.16 Thiết bị thí nghiệm đo điểm uốn 53 Hình 3.17 Kích thước thiết bị thí nghiệm đo điểm uốn theo tiêu chuẩn ISO 53 Hình 3.18 Kích thước mẫu thử dựa ISO 14125:1998 [14] 54 Hình 3.19 Thiết bị thí nghiệm đo phương pháp uốn điểm 55 Hình 3.20 Đồ thị chuyển vị 55 Hình 4.1: Mơ hình chân giả kết hợp đệm cao su 57 Hình 4.2: (a) Giai đoạn tiếp xúc gót; (b) Giai đoạn tiếp xúc bàn; (c) Giai đoạn tiếp xúc mũi 58 Hình 4.3: Biểu đồ thể ứng suất giai đoạn tiếp xúc bàn, tiếp xúc mũi tiếp xúc gót 60 Hình 4.4: Biểu đồ thể chuyển vị giai đoạn tiếp xúc bàn, tiếp xúc mũi tiếp xúc gót 60 Hình 4.5: Chọn Modul “Direct Optimization” để thực tối ưu hóa 61 Hình 4.6: Thiết lập biến điều kiện biên 62 Hình 4.7: Ràng buộc cận điều kiện biên 62 Hình 4.8: Ràng buộc cận cận chiều rộng bề dày 62 Hình 5.1: Bản vẽ chi tiết khn chân 65 Hình 5.2: Khn chân làm từ hợp kim nhơm 65 Hình 5.3: Bản vẽ chi tiết mơ hình chân giả 66 Hình 5.4: Mơ hình chân giả 3D dựng từ phần mềm Solidwork 66 Hình 5.5: Chuẩn bị vật liệu để làm chân giả 67 Hình 5.6: Bàn chân giả làm từ vật liệu Composite Carbon 67 Hình 5.7: Hệ thống thiết bị đo INSTRON 3367 68 Hình 5.8: Bố trí thử nghiệm tiếp xúc bàn 69 Hình 5.9: Bố trí thử nghiệm tiếp xúc mũi 69 Trang Hình 5.10: Bố trí thử nghiệm tiếp xúc gót 70 Hình 5.11: Biểu đồ thực nghiệm vị trí tiếp xúc bàn 71 Hình 5.12: Biểu đồ thực nghiệm vị trí tiếp xúc mũi 72 Hình 5.13: Biều đồ thực nghiệm vị trí tiếp xúc gót 73 Hình 5.14: Bàn chân lắp vào chân người bệnh 73 Hình 5.15: Bênh nhân sau lắp chân giả chế tạo từ sợi Carbon 74 Hình 5.16: Bệnh nhân di chuyển chân giả chế tạo từ sợi Carbon 74 Trang DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 Kích thước ban đầu mơ hình chân dùng cho mơ 59 Bảng 4.2 Kích thước tối ưu mơ hình chân sau mơ 63 Trang Thủy tinh sử dụng để chế tạo chân giả Đề tài giúp ích nhiều việc lựa chọn vật liệu để chế tạo chân giả với phù hợp với mục đích sử dụng Hình Độ chịu nén độ bền kéo loại vật liệu (Walke 2017) Vật liệu Composite sợi Carbon vật liệu cao cấp, độ bền cao, nhẹ trọng lượng, năm gần ứng dụng ngành mũi nhọn như: hàng không, vũ trụ… vật liệu phát triển ứng dụng cho ngành chấn thương chỉnh hình phục hồi chức Các sở sản xuất dụng cụ chỉnh hình nước phát triển Mỹ, Anh, Nhật, Pháp, Đức sử dụng chủ yếu loại vật liệu làm dụng cụ chỉnh hình Hãng Cytec – Fiberite hợp tác với tổ chức chỉnh hình ngoại tuyến Mỹ sản xuất, thử nghiệm phát triển dụng cụ chỉnh hình cao cấp sở sợi Carbon Composite Năm 2000, dự án MedTech phủ Bỉ hợp tác, hỗ trợ chương trình phát triển chân tay giả sở vật liệu Carbon Composite Việt Nam Hình Một số loại ống bàn chân giả thịnh hành Đề tài “Energy storing composite prosthetic foot” James đồng nghiệp (1993) thực hiện, trao sáng chế số US 07/793, 082 trường đại học quốc tế Singapore nhượng quyền Sản phẩm đề tài chân giả tích trữ lượng giúp hỗ trợ người tàn tật di chuyển, sản phẩm làm vật liệu carbon composite Đề tài “Prosthetic foot having shock absorption” Jeffray đồng nghiệp (2003) với sản phẩm cấp sáng chế Mỹ số US 09/502,455 Sản phẩm với khả hấp thụ lực tác dụng gót chân, bàn chân gồm hai phận phần ngón chân phần gót chân tích hợp phận giảm chấn giúp người sử dụng thoải mái di chuyển Khi lực tác dụng lên phần gót chân ảnh hưởng đến mõm cụt hấp thụ phận giảm chấn Đề tài “Prosthetic foot with energy transfer including variabl orifice” Roland et al (2008) cấp sáng chế số hiệu US 7341603B2 AL2 Sản phẩm chân giả có khả thay đổi độ cứng có lực tác dụng, khả có nhờ phận dịch chuyển lượng (các ô trống giữa) đặt gần hai đầu bàn chân Trong trình di chuyển, vị trí tiếp gót chịu tác dụng trọng lượng thể, phần gót biến dạng hấp thụ lực (giảm chấn).Vị trí lực dịch chuyển lên phần ngón chân gây biến dạng đầu ngón, co lại duỗi cách nhịp nhàng giúp giảm chấn cải thiện bước Có thể thay trống túi chất lỏng khí Đề tài “Manufacture of Energy Storage and Return Prosthetic Feet Using Selective Laser Sintering” Brian et al (2010) khoa khí trường đại học Texas, Austin khoa phục hồi chức trường đại học thuộc trung tâm y khoa Texas, Sa Antonio thực Đề tài sử dụng phương pháp tạo mẫu nhanh (SLS) để gia cơng bàn chân giả có khả tích trữ lực (ESAR), với khả tạo sản phẩm nhanh nâng tính cạnh tranh khả đáp ứng nhanh thiết kế thay đổi Nhưng điều đáng quan tâm tính năng, thơng số kỹ thuật sản phẩm đảm bảo tiến hành kiểm nghiệm so sánh với chân giả làm sợi carbon sử dụng thị trường Tài liệu có liên quan [1] Hadi and Oleiwi (2015) “Improving Tensile Strength of Polymer Blends as Prosthetic Foot Material Reinforcement by Carbon Fiber” Journal of Material Sciences & Engineering, Vol 4, ISSN: 2169-0022 [2] K M Walke, P S Pandure (2017) “Mechanical Properties of Materials Used For Prosthetic Foot: A Review,” IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSRJMCE), p.61 – 65 [3] James C.H Goh, S Toh, and T.E Tay (1993) “Energy storing composite prosthetic foot”, US Patent, No 5,258,039 [4] Jeffrey L Doddroe et al., (2003) “Prosthetic foot having shock absorption” US Patent, No 09,502,455 [5] Roland J Christensen (2008) “Prosthetic foot with energy transfer including variable orifice” US Patent, No 11,098,828 [6] Brian J South et al., (2010) “Manufacture of Energy Storage and Return Prosthetic Feet Using Selective Laser Sintering” Journal of Biomechanical Engineering Vol 132, 015001 10.2 Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Việt Nam, liệt kê danh mục cơng trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài trích dẫn đánh giá tổng quan) Hiện việc nghiên cứu phát triền nước chân giả chế tạo từ vật liệu Composite chưa quan tâm nhiều, vật liệu chủ yếu dùng để chế tạo thường gỗ, nhựa tổng hợp Đây vật liệu có trọng lượng lớn, gây khó khan cho người sử dụng TS Phan Văn An, Trung tâm Công nghệ Vật liệu (Thuộc Viện Ứng dụng công nghệ) cho biết, đại diện Bộ Khoa học-Công nghệ vừa trao Bằng sáng chế số 5673 Cục Sở hữu Trí tuệ cấp cho sáng chế ống chân giả Carbon Composite Từ năm 2003, chân giả nhựa composte cacbon sản xuất theo công nghệ TS Phan Văn An nghiên cứu Tổ chức Chỉnh hình Ngoại tuyến Hoa Kỳ (Prosthetics Outreach Foundation-POF) kiểm nghiệm xác nhận đạt yêu cầu kỹ thuật Theo TS Phan Văn An, giá ống chân giả nhựa cacbon composite Việt Nam chế tạo rẻ lần so với sản phẩm ngoại loại Hình Một bệnh nhân dùng ống chân giả carbon composite Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khớp mắt cá chân cấu mềm cho người khuyết tật” TS Phạm Huy Tuân thuộc Trường Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM chủ đề tài Với sản phẩm làm cấu mềm với ưu điểm vượt trội so với sản phẩm chân giả truyền thống giảm chấn di chuyển, độ bền cao, dễ gia công chế tạo, giảm tiếng ồn phát di chuyển, tăng độ xác giảm độ mài mịn Có khả tích trữ giải phóng lượng phù hợp với chu kỳ bước giúp bệnh nhân di chuyển thoải mái giảm tiêu hao lượng thể Tuy nhiên, sản phẩm giới hạn khả cho phép chuyển động co duỗi cổ chân di chuyển 10.3 Danh mục cơng trình cơng bố thuộc lĩnh vực đề tài chủ nhiệm thành viên tham gia nghiên cứu (họ tên tác giả; báo; ấn phẩm; yếu tố xuất bản) [1] Ngoc-Phuong Hoang, Quoc-Van Nguyen, Huy-Tuan Pham, 2019, “A Camera Orientating Device Using Compliant Mechanism for Autonomous Mobile Robots”, Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, Vol 53, (Accepted) [2] Ngoc-Phuong Hoang, Huy-Tuan Pham, 2017, “Design of a Compliant Bio-Inspired Camera-Positioning Mechanism for Autonomous Mobile Robots,” 2017 IEEE International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), July 21-23, Ho Chi Minh City, Vietnam, pp 345-349 (ISBN: 978-1-5386-3422-9) [3] Huy-Tuan Pham, Minh-Nhat Le, Van-Trinh Mai, 2016, “A Novel Multi-axis Compliant Prosthetic Ankle Foot to Support the Rehabilitation of Amputees,” The 3rd International Conference on Green Technology and Sustainable Development (GTSD2016), Nov 2425, Kaohsiung, Taiwan, IEEE Conference Publishing Services, pp 238-243 [4] Huy-Tuan Pham, Minh-Nhat Le, Van-Khien Nguyen, 2015, “Design of a Multi-Axis Fully Compliant Prosthetic Foot for Amputee,” The 4th International Conference on Sustainable Energy (4th ICSE), Oct 28th 2015, HCM University of Technology, Vietnam, pp 223-228 [5] Phạm Huy Tuân, Nguyễn Hà Ngọc Hiếu, Lê Minh Nhật, 2015, “Nghiên cứu thiết kế cấu đàn hồi với lực đầu không đổi ứng dụng thiết bị đầu cuối cánh tay máy,” Hội nghị Khoa học- Công nghệ tồn quốc Cơ khí (lần thứ 4), ngày 6/11/2015, Tp.HCM, pp 79-86 [6] Nguyễn Văn Khiển, Phạm Huy Hoàng, Phạm Huy Tuân, 2015, “Cơ cấu đàn hồi hướng ứng dụng,” Hội nghị Khoa học- Cơng nghệ tồn quốc Cơ khí (lần thứ 4), ngày 6/11/2015, Tp.HCM, 778-786 [7] Pham Huy Tuan, Nguyen Van Khien, Mai Van Trinh, 2014, “Shape optimization and fabrication of a parametric curved-segment prosthetic foot for amputee,” J Science & Technology: Technical Universities, Vol 102, pp 89-95 [8] Pham Huy-Tuan, Nguyen Van-Khien, 2013 “A Monolithic Flexural-Based Prosthetic Foot For Amputee” Journal of Engineering Technology and Education, National Kaohsiung University of Applied Sciences, Vol 9, pp 461-467 11 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI  Vấn đề chế tạo bàn chân giả nghiên cứu từ lâu, sản phẩm trước chưa tối ưu hóa chi phí khả hoạt động sản phẩm Với công nghệ đại, tiên tiến việc cải tiến quy trình chế tạo để giảm chi phí tối ưu hóa tính sản phẩm việc cấp thiết cần quan tâm nghiên cứu phát triển  Trong loại vật liệu hiên có thị trường, việc chọn loại vật liệu phù hợp để vừa đảm bảo khả hoạt động sản phẩm bàn chân giả vừa tiết kiệm chi phí sản xuất vấn đề nan giải Sau tìm hiểu thử nghiệm, nhóm tác giả đề xuất chọn vật liệu Carbon Composite để thực đề tài “Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cấu khớp mắt cá bàn chân giả vật liệu carbon composite” 12 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI  Tạo sản phẩm nhẹ, bền, dễ dàng sử dụng cho người khyết tật  Giá thành rẻ so với sản phẩm thị trường  Đưa vật liệu Carbon Composite áp dụng rộng rãi việc sản xuất chân giả 13 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 13.1 Đối tượng nghiên cứu  Bàn chân giả vật liệu sợi Carbon  Ứng dụng Carbon Composite để sản xuất chân, tay giả 13.2 Phạm vi nghiên cứu  Mô hình bàn chân giả vật liệu sợi Carbon 14 CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14.1 Cách tiếp cận  Dựa phương pháp chế tạo vật liệu Carbon Composite nay, thiết kế, tạo bàn chân giả với ưu điểm vượt trội so với vật liệu truyền thống 14.2 Phương pháp nghiên cứu  Tham khảo lý thuyết  Áp dụng phương pháp chế tạo Carbon Composite  Kiểm tra đánh giá  Tối ưu hóa, mơ lực, ứng suất, chuyển vị… phần mềm ANSYS  Phương pháp thực 15 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN 15.1 Nội dung nghiên cứu (trình bày dạng đề cương nghiên cứu chi tiết) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ, đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 1.6 Hiệu giáo dục đào tạo kinh tế - xã hội CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan Composite 2.2 Tổng quan sợi Carbon 2.3 Đường cong tham số Bezier 2.4 Cấu tạo bàn chân 2.5 Chu kỳ bước chân CHƯƠNG 3: NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 3.1 Nhu cầu thực tế nhiệm vụ sản phẩm 3.2 Phương án thiết kế 3.2.1 Mẫu thiết kế 3.2.2 Lựa chọn mẫu thiết kế 3.2.3 Lựa chọn vật liệu CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CHẾ TẠO VẬT LIỆU CARBON COPOSITE 4.1 Phương pháp chế tạo vật liệu composite 4.2 Lựa chọn phương pháp 4.3 Quy trình chế tạo Carbon Composite 4.4 Chế tạo mẫu thử đo đạc đặc tính vật liệu CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN – MƠ PHỎNG 5.1 Tính tốn kích thước chân 5.3 Mô CHƯƠNG CHẾ TẠO – THỬ NGHIỆM 6.1 Chế tạo 6.2 Thử nghiệm khả chịu tải máy kéo nén 6.3 Thử nghiệm thực tế người bệnh CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận 7.2 Kiến nghị 15.2 Tiến độ thực STT Các nội dung, công việc thực Sản phẩm Thời gian Người thực (số tháng) Chương 1: Tổng quan Thuyết minh Phạm Huy Tuân Chương 2: Cơ sở lý thuyết Thuyết minh Phạm Huy Tuân Chương 3: Nhiệm vụ phương án thiết kế Thuyết minh Hồ Minh Hiếu Chương 4: Quy trình chế tạo vật Thuyết minh liệu carbon coposite Chương 5: Tính tốn – mơ Thuyết minh Hồ Minh Hiếu Hồ Minh Hiếu Chương Chế tạo – thử nghiệm Mẫu thử Mai Văn Trình Chương 7: Kết luận – kiến nghị Thuyết minh Hồ Minh Hiếu 16 SẢN PHẨM 16.1 Sản phẩm khoa học Sách chuyên khảo Sách tham khảo Giáo trình Bài báo đăng tạp chí nước ngồi Bài báo đăng tạp chí nước Bài đăng kỷ yếu hội nghị, hội thảo quốc tế X 16.2 Sản phẩm đào tạo Nghiên cứu sinh Cao học X 16.3 Sản phẩm ứng dụng Mẫu Tiêu chuẩn Tài liệu dự báo Phương pháp Dây chuyền công nghệ X Vật liệu Qui phạm Qui trình cơng nghệ Chương trình máy tính Báo cáo phân tích X Thiết bị máy móc Sơ đồ, thiết kế Luận chứng kinh tế Bản kiến nghị Bản quy hoạch 16.4 Các sản phẩm khác 16.5 Tên sản phẩm, số lượng yêu cầu khoa học sản phẩm Stt Tên sản phẩm Số lượng Yêu cầu khoa học Bằng độc quyền sáng chế cho thiết 01 Có định việc chấp nhận kế bàn chân giả cấu đàn đơn hợp lệ Cục Sở hữu trí tuệ hồi Việt Nam Bài báo đăng tạp chí quốc tế 01 Có số ISSN Đào tạo học viên cao học 01 Ngành Kỹ thuật khí Hướng dẫn quy trình cơng nghệ chế tạo cấu khớp mắt cá bàn chân giả vật liệu carbon composite 01 Mơ tả chi tiết vật liệu quy trình thực (giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội) Về giáo dục đào tạo: Hiện nay, việc nghiên cứu thiết bị y tế lĩnh vực chỉnh hình chưa phát triển mạnh, sản phẩm sản xuất nước để phục vụ bệnh nhân Vì với đề tài “Nghiên cứu, chế tạo khớp mắt cá chân giả vật liệu sợi Carbon.” tác giả muốn tìm hướng việc chế tạo sản phẩm chỉnh hình Giúp người khuyết tật sử dụng sản phẩm chất lượng với mức giá hợp lý 17 HIỆU QUẢ Về kinh tế - xã hội: Việc nghiên cứu nhằm tạo sản phẩm thiết thực khả hoạt động chi phí sản xuất Đối tượng trực tiếp hướng đến người khuyết tật Việt Nam, sản phẩm chế tạo từ loại vật liệu với nhiều ưu điểm vượt trội giá thành phù hợp Việc đưa sản phẩm vào thực tế nhằm giúp người khuyết tật có khả sở hữu thay cho sản phẩm giá thành đắt đỏ nước với chức tương tự 18 PHƯƠNG THỨC CHUYỂN GIAO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỊA CHỈ ỨNG DỤNG — Sản phẩm dự kiến mẫu bàn chân giả vật liệu Carbon Composite lắp đặt thử nghiệm bệnh nhân khuyết tật — Địa ứng dụng: Trung tâm Chỉnh hình phục hồi chức TP.HCM, số 70 Bà Huyện Thanh Quan, Q3, Tp.HCM ĐT: 08.39325 884 19 KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NGUỒN KINH PHÍ Tổng kinh phí: 46.000.000 đ Trong đó: Ngân sách Nhà nước: 46.000.000 đ Các nguồn kinh phí khác: đ Dự trù kinh phí theo mục chi (phù hợp với nội dung nghiên cứu): TT Khoản chi, nội dung chi II Chi công lao động tham gia trực tiếp thực đề tài Chi mua nguyên nhiên vật liệu III Chi sửa chữa, mua sắm tài sản cố định IV Chi khác I Tổng cộng Đơn vị tính: đồng Tổng kinh phí Nguồn kinh phí 23.000.000 Kinh phí từ NSNN 23.000.000 Nguồn khác 17.800.000 17.800.000 0 0 5.200.000 5.200.000 46.000.000 46.000.000 Ngày 15 tháng năm 2020 Ngày 15 tháng năm 2020 Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) (ký, họ tên) Phạm Huy Tuân Tp HCM, ngày 20 tháng năm 2020 KT HIỆU TRƯỞNG PHÓ HIỆU TRƯỞNG PGS TS Lê Hiếu Giang Ghi Phụ Lục CÁC KHOẢN CHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Bảng Chi công lao động tham gia trực tiếp thự bc đề tài (Đơn vị: triệu đồng) TT Nội dung chi Nghiên cứu sở lý luận, phân tích số liệu, tính tốn mô Khảo sát thực tiễn đánh giá kết Gia công tạo mẫu thử đo thông số vật liệu Gia cơng xác sản phẩm Gia cơng khí Nguồn kinh phí Dự kiến kết Thời gian Thành tiền NSNN Khác Báo cáo phân tích tháng 4,0 4,0 Báo cáo phân tích tháng 4,0 4,0 Báo cáo phân tích tháng 5,0 5,0 Mẫu sản phẩm tháng 5,0 5,0 Đồ gá tháng 5,0 5,0 23,0 23,0 Cộng Ghi Bảng Chi mua nguyên nhiên vật liệu, tài liệu tham khảo (Đơn vị: triệu đồng) Nguồn kinh phí TT Nội dung chi Đơn vị tính Số lượng Đơn giá Thành tiền NSNN Khác Vật liệu vải sợi carbon m2 11 0,8 8,8 8,8 Keo polyester lít 10 0,5 5,0 5,0 Nhơm kg 20 0,2 4,0 4,0 17,8 17,8 Cộng Ghi Bảng Chi bảo trì sửa chữa, mua sắm tài sản cố định (Đơn vị: triệu đồng) TT Nội dung chi Đơn vị tính Số lượng Đơn giá Nguồn kinh phí Thành tiền NSNN Khác 0,0 0,0 Cộng Ghi Bảng Chi khác (Đơn vị:triệu đồng) TT Mục chi, nội dung chi Thời gian thực Nguồn kinh phí Tổng kinh phí NSNN Khác Văn phòng phẩm, in ấn 1,35 1,35 Nghiệm thu đề tài 1,7 1,7 Phí xác lập quyền sở hữu trí tuệ 2,15 2,15 5,2 5,2 Cộng Ngày 20 tháng năm 2020 PHÒNG KH&CN Ngày 15 tháng năm 2020 Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) PGS TS Hoàng An Quốc Phạm Huy Tuân Ghi TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN GIẢI TRÌNH CHỈNH SỬA BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM Tên đề tài: Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cấu khớp mắt cá bàn chân giả vật liệu carbon composite Mã số đề tài: T2020-59TĐ Họ tên, học vị, chức danh khoa học chủ nhiệm: PHẠM HUY TUÂN Đơn vị cơng tác: Phịng Đảm bảo chất lượng Giải trình chỉnh sửa báo cáo tổng kết đề tài: TT Nội dung góp ý Hội đồng Kết chỉnh sửa, bổ sung Ghi (1) (2) (3) (4) Đã bổ sung vào phần Phụ lục 3, mục Hướng dẫn quy trình cơng nghệ chế tạo cấu khớp mắt cá bàn chân giả Quy trình chế tạo cần trình vật liệu carbon bày dạng sơ đồ yêu cầu composite (trang 82) công đoạn  Hình Sơ đồ quy trình chế tạo Carbon Composite  Yêu cầu kỹ thuật trình chế tạo Đã sửa lại tên đề mục: Cấu trúc lại chương  Phần MỞ ĐẦU, trang 13 báo cáo tổng kết  Phần KẾT LUẬN, trang 75 Đã bổ sung vào phần Phụ lục 3, mục Hướng dẫn quy trình Bổ sung yêu cầu kỹ thuật công nghệ chế tạo cấu khuôn khớp mắt cá bàn chân giả vật liệu carbon composite (trang 8) Trình bày thêm số liệu Đã bổ sung thêm phần Kết kiểm tra chất lượng sản luận – Kiến nghị trang 76 phẩm Số hiệu: BM16/QT-PKHCN-QHQT-NCKH/02 Lần soát xét: 02 Ngày hiệu lực: 01/4/2020 Trang: 1/2 Ghi chú: (2): Liệt kê tóm tắt ý kiến đóng góp Hội đồng (3): Ghi rõ nội dung chỉnh sửa ghi rõ trang chỉnh sửa (4): Giải trình nội dung khơng chỉnh sửa ý kiến khác với ý kiến Hội đồng (nếu có) Tp HCM, ngày tháng năm Chủ nhiệm đề tài (Ký họ tên) ... HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO CƠ CẤU KHỚP MẮT CÁ BÀN CHÂN GIẢ BẰNG VẬT LIỆU CARBON COMPOSITE Mã số:... quy trình cơng nghệ chế tạo cấu khớp mắt cá bàn chân giả vật liệu carbon composite Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng:  Sản phẩm chế tạo mẫu bàn chân giả vật liệu Carbon. .. NGHIÊN CỨU Thông tin chung:  Tên đề tài: Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo cấu khớp mắt cá bàn chân giả vật liệu carbon composite  Mã số: T2020-59TĐ  Chủ nhiệm: PGS.TS Phạm Huy Tuân  Cơ