Le dernier modèle de pied performant est le Cheetah, (guépard en anglais), c’est une nouvelle prothèse créée par les allemands. Celle-ci est inspirée de la patte de guépard, c’est un pied spécial pour les sports comme l’athlétisme et ceux sur herbe. Ces Cheetahs sont fabriqués totalement en carbone ils sont légers et permettent aux coureurs de se propulser plus facilement.
1) Les différentes parties de la prothèse de course
1) Les différentes parties de la prothèse de course
Schéma de la prothèse cheetah
La prothèse
intégrale est composée de différentes parties:
-le manchon, le
plus souvent en silicone, doit faciliter la mise en place du moignon dans
l'adaptateur, essentiel à la transmission des forces lors de l'appui.
- l’adaptateur, c’est lui qui est réglable, il
est à ajuster à la hauteur du talon.
-le pied prothétique choisi en
fonction de l’activité choisie,
-la semelle qui permet une meilleure
stabilité selon les sols et les activités pratiquées, protège le pied
prothétique.
2) Les matériaux utilisés
La prothèse est formée de matériaux composites, c'est-à-dire d'un
assemblage de plusieurs matériaux. Le plus souvent, des arrangements de fibres
appelés renforts sont ajoutés à une matrice,
matériau dont la résistance mécanique est beaucoup plus faible.
La Matrice
La matrice
est le plus souvent un polymère (assemblage d'un grand nombre de molécules
identiques). Ce produit synthétique est généralement une résine et permet la cohérence du matériau composite.
Les renforts
- La fibre de carbone : matériau se composant de fibres extrêmement fines, de 5 à
15 micromètres de diamètre, et composé principalement d'atomes
de carbone.
Processus de fabrication des fibres de carbone : Elles sont fabriquées à partir
de polyacrylonitrile P.A.N. (polymère très cohésif), appelé
précurseur. Une première étape consiste à oxyder des
fibres de PAN à l'air vers 200 ou 300°C pendant 1 à 2 heures.
La deuxième étape est la carbonisation, obtenue en chauffant le produit
précédent entre 700 et 1500°C pendant 2 à 10 minutes sous atmosphère de
diazote ; cette étape comme son nom l'indique conduit à éliminer la plupart des
atomes autres que ceux du carbone. On obtient une fibre
contenant environ 90% de carbone, 8% d'azote, 1% d'oxygène et 1% d'hydrogène,
qui a une résistance élevée.
Structure moléculaire avant et après l'étape de la carbonisation
- La fibre de verre: Elle est obtenue à
partir de sable (silice) et d'additifs (alumine, carbonate de
chaux, magnésie, oxyde de bore).
- Le Kevlar de la famille des
aramides: du fait d'un alignement des chaines d'atomes régulières et
orientées, cette fibre synthétique est très cristalline ce qui lui confère
son caractère de rigidité et de grande résistance face à la rupture.
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| Structure moléculaire du Kevlar |
Comparaison des propriétés physiques des différents renforts
| Masse volumique (en kg.m-3) | Élongation à la rupture (en %) | |||
| Fibre de verre | 2600 | 5,1 | ||
| Fibre de carbone | 1800 | 2,1 | ||
| Kevlar 49 | 1450 | 2,4 |
Résistance à la traction : contrainte maximale admissible en traction, donnée en MPa
Module d'élasticité en traction : raideur en traction, donnée en GPa
Élongation à la rupture: étirement maximal possible avant rupture, donné en % d'étirement.
Les matériaux utilisés dans le pied prothétique doivent être les plus
légers possibles afin de minimiser les dépenses d'énergie.
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| Schéma bilan des matériaux utilisés |
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