Le rotelle per sedie a rotelle che funzionano come il carrello di atterraggio di un aereo per garantire una guida più fluida Adottano materiali compositi in fibra di carbonio lunga per ridurre il peso

Jan 28, 2024

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19 luglio 2017, 17:00 ET

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WINONA, Minnesota, 19 luglio 2017 /PRNewswire/ -- Quando Frog Legs, Inc., di Ottumwa, Iowa, ha voluto passare dall'alluminio lavorato a un materiale composito in fibra di carbonio per una nuova generazione di ruote piroettanti per sedie a rotelle, ha collaborato con PlastiComp, Inc., leader globale nelle tecnologie e materiali termoplastici rinforzati con fibre lunghe, non solo per il composito in fibra di carbonio, ma anche per l'assistenza nel garantire il successo del cambiamento del materiale.

Frog Legs ha avuto inizio nel 1997 quando il fondatore Mark Chelgren ha avuto un incontro casuale con una squadra di rugby quadriplegica dove una discussione a tarda notte sulle loro sedie a rotelle ha portato Chelgren a sviluppare un'alternativa alle tradizionali ruote rigide utilizzate per le ruote anteriori delle sedie a rotelle che consentono loro di fare curve strette.

Invece di forcelle fisse che richiedono che la ruota si muova su e oltre gli ostacoli, facendo rimbalzare il ciclista, Chelgren ha progettato le sue forcelle con un punto di articolazione brevettato e un ammortizzatore a forma di cuneo che consente loro di superare gli ostacoli in un percorso ad arco, funzionando molto come il carrello di atterraggio di un aereo, rendendo più fluido il viaggio.

"Un arco è un movimento molto più efficiente", ha detto Chelgren. "Ma le sue zone di compressione non sono lineari, quindi invece di un tradizionale ammortizzatore a forma di cilindro, Frog Legs utilizza una forma a cuneo per gestire meglio i carichi differenziali dalla parte anteriore a quella posteriore."

Le persone con disabilità fisiche che necessitano di sedia a rotelle per la mobilità sentono letteralmente ogni dosso sulla strada mentre le loro sedie incontrano ostacoli apparentemente insignificanti come crepe e superfici irregolari. Una giornata piena di vibrazioni e sobbalzi costanti derivanti da questi ostacoli provoca affaticamento e può produrre spasmi nei ciclisti che richiedono un trattamento farmacologico.

I test eseguiti dal Center for Industrial Research and Service presso l'Iowa State University hanno dimostrato che l'80% delle vibrazioni sperimentate dai passeggeri della sedia a rotelle sono state create dalle ruote piroettanti anteriori e che i miglioramenti progettuali di Chelgren hanno ridotto del 76% la trasmissione di tali vibrazioni al telaio della sedia a rotelle. .

Chelgren sapeva che lui e Frog Legs avrebbero potuto fare di meglio. "Siamo sempre spinti ad alleggerire il nostro prodotto", ha affermato. "Le persone con disabilità sono fortemente influenzate da qualsiasi peso aggiuntivo."

"Questa volta abbiamo esaminato un tipo di processo produttivo diverso dalla lavorazione dell'alluminio", ha affermato Chelgren. "Lo stampaggio a iniezione ci ha permesso di avere una forma molto più complessa e i compositi in fibra di carbonio ci hanno davvero offerto vantaggi su quali potrebbero essere i nostri parametri di progettazione."

"Se l'idea è quella di prendere una parte in alluminio e realizzarla utilizzando la fibra di carbonio, penso che alla gente manchi il treno," ha continuato. "Una parte in fibra di carbonio e una parte in alluminio non dovrebbero sembrare identiche, ma è necessario progettare in base al materiale e al processo combinati. Sarebbe quasi impossibile lavorare o forgiare la parte inferiore del nostro nuovo design della forcella."

Le ruote girevoli di seconda generazione di Frog Legs utilizzano due diversi materiali compositi lunghi rinforzati con fibra di carbonio di PlastiComp di Winona, Minnesota. L'alluminio lavorato è stato sostituito da un lungo composito di nylon 6/6 rinforzato con fibra di carbonio nelle forcelle delle ruote e da una lunga fibra di carbonio poliuretano termoplastico rinforzato nel mozzo della ruota.

PlastiComp ha sviluppato su misura il composito di poliuretano rinforzato per legarsi con l'uretano utilizzato per la superficie di rotolamento esterna della ruota. "L'utilizzo del poliuretano termoplastico per il mozzo ci consente di ottenere un legame chimico", ha affermato Chelgren. "Con un mozzo in alluminio ci sono materiali diversi che non si uniscono mai completamente e possono scivolare."

Il passaggio dall'alluminio ai materiali compositi rinforzati con fibra di carbonio lunga ha ridotto il peso di una coppia di ruote piroettanti Frog Legs del 33% – oltre mezza libbra (280 grammi) in meno – una riduzione evidente e apprezzata dai ciclisti.

Il nuovo design e i materiali hanno superato i test standard del settore RESNA (Rehabilitation Engineering Society of North America) che li hanno sottoposti a forze di caduta e impatto di milioni di cicli. Frog Legs ha continuato a testarle fino all'incapacità di disporre di dati da confrontare con le tradizionali ruote con rotelle in metallo.