Koolstofvezel Prothese Exoskelet

In 2016 had Paul geen idee van koolstofvezel. Helaas veranderde zijn wereld drastisch toen bij zijn vrouw Jane een zeer ernstige botkanker in haar rechterheup en bekken werd vastgesteld. De chirurgen zeiden dat de enige optie een operatie was - chemotherapie en bestraling werken niet. Pas toen ze uitlegden dat deze operatie NIET zoals een heupvervanging is - het is een TOTALE VERWIJDERING van de heup en het bekken en er wordt niets teruggeplaatst. Pauls vrouw zou de rest van haar leven een rolstoel of twee krukken moeten gebruiken.

Na de operatie probeerde Paul iets te kopen om zijn vrouw te helpen staan of lopen, maar er was helemaal niets op de markt. Hij sprak met de R&D-afdelingen van grote prothese- en orthesefabrikanten - er was zelfs niets in de planning of op de tekentafel. Hij gaf zelfs een professioneel bedrijf de opdracht om een apparaat voor haar te maken - dat was een complete en zeer dure mislukking.

Toen Covid arriveerde, dacht Paul dat hij het eens zou proberen - zoals het gezegde luidt: 'Hoe moeilijk kan het zijn?' - nou, hij kwam er snel achter dat het reproduceren van het menselijk heupgewricht erg moeilijk is en waarschijnlijk verklaarde waarom niemand het eerder had gedaan. Onverschrokken begon hij aan een zoektocht om iets te maken - zelfs als het Jane alleen maar hielp om langer te kunnen staan.

De eerste drie pogingen waren, achteraf gezien, desastreus, maar leken destijds een goed idee. Langzaam vormden de ideeën en concepten zich en werd het duidelijk dat koolstofvezel en composieten een belangrijke rol zouden moeten spelen in de structuur.

Het was nu tijd om meer te leren over composieten. De website Easy Composites was snel gevonden en de YouTube-video's van Easy Composites werden een serieuze bron van informatie en ideeën.

Om de voor dit project benodigde vaardigheden op te doen, leerde Paul zichzelf vervolgens fotogrammetrie, 3D-scannen, Computer Aided Design, oppervlaktemodellering, 3D-printen in zowel plastic als metaal, en natuurlijk werken met koolstofvezel, om er maar een paar te noemen. Paul liet zijn vrouw 3D-scannen en produceerde vervolgens een levensgroot model dat CNC-gefreesd was uit massief schuim.

Met EL2 epoxy lamineerhars en koolstofvezeldoek over het levensgrote model konden complexe 3D-vormen worden gemaakt. Het had geen zin om nauwkeurige mallen te maken om mee te werken, aangezien hij niet wist welke vormen zouden werken (als er al iets zou werken!). In plaats daarvan gebruikte hij R210 ongeperforeerde lossingsfolie over het model en werkte hij het vervolgens af met PP180 afscheurweefsel. Dit maakte snelle prototyping tegen minimale kosten mogelijk.

Een deel van het ontwerp vereiste dat sommige onderdelen zeer stijf waren en andere onderdelen flexibel. Het gebruik van de EF80 flexibele epoxyhars zorgde voor de flexibele onderdelen. Eén onderdeel moest echter uit één stuk bestaan, waarbij sommige gebieden zeer stijf moesten zijn en andere gebieden zeer flexibel. Paul ontdekte dat het gebruik van de EL2 lamineerhars en de overgang naar de EF80 terwijl de epoxy nog nat was, hem gaf wat hij nodig had. De twee verschillende epoxyharsen werkten zeer goed samen, waarbij de stijfheid van de koolstofvezel over het onderdeel varieerde op basis van de verhouding van de twee epoxyharsen op die plek. Door Kevlar doek te gebruiken op enkele van de zeer flexibele gebieden, ontstond er een zeer sterk scharnier in het midden van het onderdeel.

Er waren ook enkele op maat ontworpen siliconenrubber onderdelen nodig en zowel de AS40 additie-uithardende siliconenrubber als de CS25 condensatie-uithardende siliconenrubber werden gebruikt, samen met het zwarte vloeibare siliconenpigment om ze te kleuren.

Bovendien waren zeer sterke complexe onderdelen vereist, die vrij eenvoudig werden gemaakt met plastic barrières en EL2 lamineerhars, gemengd met fijngehakte koolstofvezelresten tot een pasta. Niet erg fraai, maar het werkt uitstekend.

Onlangs woonde Paul een open dag bij Easy Composites bij over het gebruik van de XC110 Out of Autoclave Prepreg en hij is nu begonnen met het maken van de nieuwste versies met behulp van de XC110 en afwerking met de XCR coatinghars om een goede gladde oppervlakteafwerking te krijgen.

Gelijktijdig werkte Paul samen met Alphatech Design, een klein ontwerp- en ingenieursbureau gevestigd in Devon, aan de creatie van een op maat gemaakt, wereldwijd eerste extern menselijk heupgewricht. Dit gewricht is cruciaal voor het succes van het exoskelet en is vervaardigd met behulp van 3D-aluminiumprinten.

Na drie lange jaren, meer dan 4000 uur en vele mislukkingen, heeft Paul een wereldprimeur gecreëerd: een exoskelet dat het totale lichaamsgewicht ontlast. Niet alleen kan zijn vrouw langere tijd staan (uren), maar ze kan ook meer dan anderhalve kilometer lopen met slechts één kruk en heeft onlangs geleerd te lopen zonder krukken. Dit is een resultaat dat zijn oorspronkelijke dromen ver overtreft.

Hij heeft nu een bedrijf opgericht, Xothotics Ltd, en heeft diverse patenten aangevraagd voor het systeem.

Paul en Jane waren onlangs te zien in het nieuws van zowel de BBC als ITV, evenals in enkele nationale en internationale kranten. Als gevolg van de media-aandacht wordt dit nieuwe type exoskelet nu beoordeeld door medische professionals om te zien wie er nog meer baat bij kan hebben en welke andere aandoeningen het mogelijk kan helpen.