偉大的想法總是以一種不經(jīng)意的方式來到人們身邊。1997年，馬克·切爾格倫(MarkChelgren)遇到了一個(gè)殘疾人橄欖球隊(duì)。他和隊(duì)員們一起徹夜談?wù)撨\(yùn)動(dòng)員所使用的輪椅，這一討論啟發(fā)他開發(fā)了一種可替代傳統(tǒng)剛性腳輪的輪椅前輪，也正因如此，F(xiàn)rogLegs公司誕生了。

 

　　位于愛荷華州的奧塔姆瓦公司(Ottumwa)是專門從事輪椅懸架精密制造的企業(yè)，其產(chǎn)品能夠有效吸收沖擊力。最近，切爾格倫決定使用碳纖維復(fù)合材料，制造新一代輪椅腳輪，而放棄傳統(tǒng)的機(jī)加工鋁材。位于明尼蘇達(dá)州威諾納的PlastiComp公司，專門從事長纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料和技術(shù)的開發(fā)，該公司不僅是FrogLegs公司碳纖維復(fù)合材料方面合適的合作伙伴，而且也為生產(chǎn)碳纖維輪椅腳輪提供了巨大幫助。

 

　　之前的輪椅輪叉都是需要輪子向上越過障礙物，在這個(gè)過程中會(huì)使坐在輪椅上的人感到顛簸。為了改變這一點(diǎn)，切爾格倫設(shè)計(jì)了一個(gè)具有軸心點(diǎn)和楔形減震器的輪叉，這個(gè)輪叉允許輪子以一個(gè)弧形路徑進(jìn)行移動(dòng)并越過障礙物，就好比飛機(jī)著陸裝置一樣。

 

　　切爾格倫說：“弧形是更有效的運(yùn)動(dòng)軌跡。但是它的壓縮區(qū)域不是線性的，因此FrogLegs不使用傳統(tǒng)的圓筒形減震器而是使用楔形減震器來更好的處理前后的不同載荷。”

 

　　盡管裂縫和不平坦路面對(duì)我們來說無關(guān)緊要，但是，四肢殘疾的人需要通過輪椅來幫助其移動(dòng)，當(dāng)他們在路上越過障礙物時(shí)，他們幾乎能夠感受到每個(gè)障礙物導(dǎo)致的顛簸。連續(xù)一天的持續(xù)震動(dòng)和顛簸，會(huì)使輪椅上的人感到疲勞甚至還會(huì)引起痙攣，有的可能還需要通過藥物來治療。

 

　　在愛荷華州立大學(xué)(ISU)工業(yè)研究和服務(wù)中心進(jìn)行的測試顯示，乘坐輪椅的人感受到的振動(dòng)有80%來自于前輪。切爾格倫的改進(jìn)設(shè)計(jì)可以將輪椅的振動(dòng)減少76%。

 

　　PlastiComp公司的媒體營銷經(jīng)理柯克·弗拉茨克(KirkFratzke)表示，了解到FrogLegs公司正在尋找鋁材替代品之后，愛荷華州立大學(xué)的一個(gè)研究人員參加了由PlastiComp舉辦的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，以便了解長碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料及其注塑成型工藝。弗拉茨克還表示：“我們提供的其中一項(xiàng)服務(wù)是，在整個(gè)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)周期中(包括計(jì)算機(jī)建模)，對(duì)企業(yè)提供幫助，并實(shí)現(xiàn)客戶所需要的解決方案”

 

　　切爾格倫堅(jiān)信，相對(duì)于現(xiàn)在的機(jī)加工鋁的方法，他和FrogLegs公司可以做的更好。他說：“因?yàn)槿魏晤~外的重量對(duì)于殘疾人士而言都是很大的負(fù)擔(dān)，因此我們一直致力于減輕產(chǎn)品的重量。注塑成型工藝允許我們制造更加復(fù)雜的零件，與此同時(shí)，碳纖維復(fù)合材料也為我們的設(shè)計(jì)參數(shù)提供了優(yōu)勢。”

 

　　弗拉茨克指出，無論是玻纖還是碳纖增強(qiáng)的材料，由于其性能特征，一直被認(rèn)為是最合適的金屬替代品。他還提到：“如果想使用熱塑性塑料代替金屬材料，那么長纖維就是一個(gè)非常好的選擇，這種材料的性能與金屬的機(jī)械性能非常相似。”

 

　　PlastiComp定制開發(fā)了增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料，與車輪外滾動(dòng)表面的聚氨酯進(jìn)行結(jié)合。切爾格倫表示：“使用熱塑性聚氨酯作為輪轂可以幫助我們獲得一個(gè)化學(xué)鍵，而對(duì)于鋁合金輪轂，其不同材料之間未完全結(jié)合并可能存在滑動(dòng)。”

 

　　FrogLegs表示使用長碳纖增強(qiáng)復(fù)合材料代替鋁合金，可以將一對(duì)FrogLegs的腳輪的重量減少33%，換句話說，重量減輕了將近半磅(約280克)，這個(gè)減少量是輪椅乘坐者能夠切實(shí)感受到的。這個(gè)新設(shè)計(jì)和材料通過了北美康復(fù)工程學(xué)會(huì)(RESNA)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試，其中包括數(shù)百萬次的沖擊力和跌落力測試，以及實(shí)際的使用測試。

 

　　弗拉茨克補(bǔ)充道，公司正在挖掘更多的使用這種碳纖維增強(qiáng)熱塑性材料作為金屬替代品的需求。他說：“PlastiComp的目標(biāo)之一是將長纖維技術(shù)推向新產(chǎn)品和新市場，提供給那些想要使用注塑成型熱塑性材料的公司。我們的碳纖維增強(qiáng)材料在在體育和娛樂市場上取得了非常大的成功，目前正嘗試將其投放到其他市場中去。”(北京化工大學(xué)燕夏婧編譯)