Les roulettes de fauteuil roulant qui fonctionnent comme un train d'atterrissage d'avion pour offrir une conduite plus douce adoptent de longs composites en fibre de carbone pour réduire le poids

Jan 28, 2024

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19 juillet 2017, 17 h 00 HE

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WINONA, Minnesota, 19 juillet 2017 /PRNewswire/ -- Lorsque Frog Legs, Inc., d'Ottumwa, Iowa, a voulu passer de l'aluminium usiné à un composite en fibre de carbone pour une nouvelle génération de roulettes pour fauteuils roulants, elle s'est associée à PlastiComp, Inc., un leader mondial des matériaux et technologies thermoplastiques renforcés de fibres longues, non seulement pour le composite en fibre de carbone, mais également pour garantir le succès du changement de matériau.

Frog Legs a fait ses débuts en 1997 lorsque le fondateur Mark Chelgren a eu une rencontre fortuite avec une équipe de rugby tétraplégique où une discussion de fin de soirée sur leurs fauteuils roulants a conduit Chelgren à développer une alternative aux roulettes rigides traditionnelles utilisées pour les roues avant des fauteuils roulants qui leur permettent de faire des virages serrés.

Au lieu de fourches fixes qui nécessitent que la roue se déplace vers le haut et sur les obstacles - faisant rebondir le cycliste dans le processus - Chelgren a conçu ses fourches avec un point de pivot breveté et un amortisseur en forme de coin qui leur permet de se déplacer sur les obstacles dans un chemin d'arc, fonctionnant un peu comme train d'atterrissage d'avion, lissant le trajet.

"Un arc est un mouvement beaucoup plus efficace", a déclaré Chelgren. "Mais ses zones de compression ne sont pas linéaires, donc au lieu d'un amortisseur traditionnel en forme de cylindre, Frog Legs utilise une forme en coin pour mieux gérer les charges différentielles de l'avant vers l'arrière."

Les personnes handicapées physiques qui ont besoin d'un fauteuil roulant pour se déplacer ressentent littéralement chaque bosse sur la route lorsque leur fauteuil rencontre des obstacles aussi insignifiants que des fissures et des surfaces inégales. Une journée remplie de vibrations constantes et de secousses causées par ces obstacles provoque de la fatigue et peut produire des spasmes chez les cyclistes qui nécessitent un traitement médicamenteux.

Les tests effectués par le Center for Industrial Research and Service de l'Iowa State University ont montré que 80% des vibrations subies par les utilisateurs de fauteuils roulants étaient créées par les roues avant et que les améliorations de conception de Chelgren réduisaient de 76% ces vibrations transmises au cadre du fauteuil roulant.

Chelgren savait que lui et Frog Legs pouvaient faire mieux. "Nous sommes toujours poussés à alléger notre produit", a-t-il déclaré. "Les personnes handicapées sont grandement affectées par tout poids supplémentaire."

"Cette fois, nous avons examiné un autre type de processus de fabrication que l'usinage de l'aluminium", a déclaré Chelgren. "Le moulage par injection nous a permis d'avoir une forme beaucoup plus complexe et les composites en fibre de carbone nous ont vraiment donné des avantages sur ce que pourraient être nos paramètres de conception."

"Si l'idée est de prendre une pièce en aluminium et de la fabriquer avec de la fibre de carbone, je pense que les gens ratent le coche", a-t-il poursuivi. "Une pièce en fibre de carbone et une pièce en aluminium ne doivent pas être identiques, vous devez plutôt concevoir pour le matériau et le processus combinés. Il serait presque impossible d'usiner ou de forger la partie inférieure de notre nouvelle conception de fourche."

Les roulettes de deuxième génération de Frog Legs utilisent deux matériaux composites renforcés de fibres de carbone longues différentes de PlastiComp de Winona, Minnesota. L'aluminium usiné a été remplacé par un composite de nylon 6/6 renforcé de fibres de carbone longues dans les fourches de roue et un polyuréthane thermoplastique renforcé de fibres de carbone longues dans le moyeu de roue.

PlastiComp a développé sur mesure le composite de polyuréthane renforcé pour se lier à l'uréthane utilisé pour la surface de roulement extérieure de la roue. "L'utilisation de polyuréthane thermoplastique pour le moyeu nous permet d'obtenir une liaison chimique", a déclaré Chelgren. "Avec un moyeu en aluminium, il existe des matériaux différents qui ne se lient jamais complètement et peuvent glisser."

Le passage de l'aluminium aux composites renforcés de fibres de carbone longues a réduit le poids d'une paire de roulettes Frog Legs de 33% - plus d'une demi-livre (280 grammes) de moins - une réduction qui est perceptible et appréciée par les cyclistes.

La nouvelle conception et les nouveaux matériaux ont passé avec succès les tests standard de l'industrie de la RESNA (Rehabilitation Engineering Society of North America) qui les ont confrontés à des chocs et à des forces de chute d'un million de cycles. Frog Legs les a ensuite testés pour ne pas avoir de données à comparer avec les roulettes métalliques traditionnelles.

"Ensuite, bien sûr, vous avez des tests dans le monde réel qui soumettent efficacement le produit aux circonstances les plus extrêmes que vous puissiez trouver pour essayer de provoquer un échec", a déclaré Chelgren. "Vous n'êtes jamais sûr à 100 % si quelque chose fonctionnera sur le terrain différemment que prévu en ce qui concerne le chargement dynamique."

Frog Legs a profité des services de conception d'applications et d'analyse des performances de PlastiComp tout au long de son cycle de développement de produits. "Dans l'ensemble, l'efficacité de notre produit est maintenant beaucoup plus élevée", a déclaré Chelgren. "Nous avons pu voir à partir de la modélisation informatique quels seraient les avantages. Je ne pense pas que nous aurions pu développer un produit aussi bon que celui que nous avons obtenu sans cette aide."

"À mon avis, la différence avec PlastiComp est qu'ils sont devenus notre partenaire pour fabriquer un meilleur produit, il s'agissait davantage d'un processus collaboratif - nous n'allions pas faire cavalier seul", a poursuivi Chelgren. "Quelqu'un devrait aller chez PlastiComp quand il veut plus qu'un simple échantillon et une" bonne chance ". Ils ont une formation en ingénierie technique et désirent travailler avec des gens à un niveau beaucoup plus élevé."

Les roulettes de Frog Legs ne sont pas seulement une solution pour les fauteuils roulants, elles peuvent réduire les vibrations dans tous les types d'équipement roulant où il y a une équation poids/performance, selon Chelgren.

Pour plus d'informations sur les roulettes absorbant les chocs de Frog Legs, visitez leur site Web à froglegsinc.com. Pour plus d'informations sur les produits composites thermoplastiques renforcés de fibres longues de PlastiComp et les services de support, visitez leur site Web à l'adresse www.plasticomp.com.

CONTACT : Kirk Fratzke, 507-474-0197, [courriel protégé]

SOURCE PlastiComp, Inc.

http://www.plasticomp.com