新加坡工程公司Delsson与新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的3D打印专家合作，为患有膝关节问题的老年人开发了一种更轻、更坚固的护膝。
借助3D打印技术(也被称为增材制造)，该团队成功地将传统外骨骼膝关节支架(通常使用金属)的重量减轻了30%，这要归功于一种使用轻质塑料和辅助弹簧的新设计。
膝关节疼痛是世界上65岁以上人群的常见问题，据估计有三分之一的美国人报告称不时遭受膝关节疼痛。2017年，新加坡60岁及以上的老年人中有20%患有慢性疼痛。
牙套通常被开给老年患者，以帮助减轻他们膝关节的负担，以及帮助那些接受过膝盖手术的患者，比如运动员经常遭受的韧带撕裂重建手术。
基于南洋理工大学研究人员3d打印的辅助矫形支具原型，德尔松和新加坡矫形中心开发了一款独特的产品，名为X-Brace，它看起来很像电影《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》中蝙蝠侠使用的光滑的膝盖支具。它的重量约为720克，比一般的1公斤以上的金属矫形支架轻30%。
在国家增材制造创新集群(NAMIC)的支持下，这个联合研究项目展示了新加坡强大的研发能力如何改造传统产品，并提升我们本地公司的竞争力。NAMIC是由南洋理工大学的创新和企业公司ntutive发起的国家平台倡议。
使用增材制造技术的原型制作过程和产品设计迭代是在南洋理工大学的新加坡3D打印中心进行的，该中心是NAMIC的大学中心之一，支持项目研发和转换。项目资金由NAMIC的快速概念资助计划支持。
南洋理工大学助理教授陈伟利(Chan Wai Lee)是该项目的首席研究员，来自机械与航空航天工程学院。他表示，3d建模被大量用于验证导致重量减轻的各种设计理念。
南洋理工大学的博士生Joel Lim先生带领设计团队与Delsson进行讨论，并通过3d打印模型进行真实验证测试。
“轻量级和强度是这个项目的关键。我们首先分析了传统的膝关节支架及其目前的材料清单。我们决定改用结构优化的塑料材料。使用拓扑优化和描述的应力图和3D建模，然后我们设计了新的结构和关节，其强度足以承受膝关节的弯曲，并仍然帮助它朝着正确的方向移动，”Lim先生解释说。
Delsson新加坡公司执行董事Fabian Ong先生表示，X-Brace将改变医生和理疗师治疗和管理不同膝关节疾病的方式，因为现在X-Brace提供的辅助量可以定制，从6公斤到32公斤的力。
“X-Brace对病人的康复将是革命性的。它重量轻，不会滑倒，而其模块化的辅助负载允许患者的恢复是个性化的。南洋理工大学帮助提供了一种定量的方法，以减少壁厚和框架的轮廓，这对在多次重复之后实现减重至关重要，”Ong先生说。
联合团队致力于改进7版的X-Brace，它由一个轻量级的尼龙6框架设计，以支持弯曲力高达50公斤左右的膝关节轴。这款产品目前已经开发到了第9个版本，设计目标是更轻薄。
新加坡整形外科中心主席兼首席执行官Jeffery Chew博士说:“在我25年的整形外科实践经验中，我遇到过许多膝盖疼痛的病人。无论是年轻的还是年老的有膝盖问题的病人，由于他们适应他们的走路方式以减少膝盖的负荷，经常会削弱肌肉。
“尽管进行了治疗，肌肉无力的患者的生命仍然受到膝关节疼痛的严重限制。X-Brace减轻了膝盖上的负担，帮助患者在康复过程中以更少的疼痛行走。”
外骨骼辅助患者膝关节恢复
X-Brace旨在帮助患者恢复的步伐，这是用户的习惯。
传统支具的目的是通过阻止用户弯曲膝关节超过一定角度来保持膝关节不弯曲并限制膝关节的运动，而exo -支具的模块化设计允许患者在术后膝关节的锻炼基础上恢复。
因为每个人都以不同的速度复苏,弹簧的张力和弹簧的位置(左,右,或双方)的支撑是由医生和理疗师决定最好的提供所需的支持,同时允许病人恢复速度他或她自己的日常运动。
NAMIC联合创始人兼董事总经理何周生博士说:“随着全球人口快速老龄化，借助3D打印实现的轻型辅助矫形器，如个性化的膝关节支架，将日益成为老年病学的重要工具，以实现更好的老年患者护理和结果。”
X-Brace预计现在可以在市场上出售，价格为1000新元(782美元)，取决于用户所需的配置。该产品由Delsson的子公司Wearable Kinetics经销。
