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)遇到了一個殘疾人橄欖球隊。他和隊員們一起徹夜談?wù)撨\動員所使用的輪椅，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)的機加工鋁材。位于明尼蘇達州威諾納的PlastiComp公司，專門從事長纖增強熱塑性復(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，在這個過程中會使坐在輪椅上的人感到顛簸。為了改變這一點，切爾格倫設(shè)計了一個具有軸心點和楔形減震器的輪叉，這個輪叉允許輪子以一個弧形路徑進行移動并越過障礙物，就好比飛機著陸裝置一樣。

 

　　切爾格倫說：“弧形是更有效的運動軌跡。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，當(dāng)他們在路上越過障礙物時，他們幾乎能夠感受到每個障礙物導(dǎo)致的顛簸。連續(xù)一天的持續(xù)震動和顛簸，會使輪椅上的人感到疲勞甚至還會引起痙攣，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)中心進行的測試顯示，乘坐輪椅的人感受到的振動有80%來自于前輪。切爾格倫的改進設(shè)計可以將輪椅的振動減少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)的一個研究人員參加了由PlastiComp舉辦的網(wǎng)絡(luò)研討會，以便了解長碳纖維增強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服務(wù)是，在整個設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)周期中(包括計算機建模)，對企業(yè)提供幫助，并實現(xiàn)客戶所需要的解決方案”

 

　　切爾格倫堅信，相對于現(xiàn)在的機加工鋁的方法，他和FrogLegs公司可以做的更好。他說：“因為任何額外的重量對于殘疾人士而言都是很大的負擔(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，碳纖維復(fù)合材料也為我們的設(shè)計參數(shù)提供了優(yōu)勢。”

 

　　弗拉茨克指出，無論是玻纖還是碳纖增強的材料，由于其性能特征，一直被認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非常好的選擇，這種材料的性能與金屬的機械性能非常相似。”

 

　　PlastiComp定制開發(fā)了增強聚氨酯復(fù)合材料，與車輪外滾動表面的聚氨酯進行結(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化學(xué)鍵，而對于鋁合金輪轂，其不同材料之間未完全結(jié)合并可能存在滑動。”

 

　　FrogLegs表示使用長碳纖增強復(fù)合材料代替鋁合金，可以將一對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)，這個減少量是輪椅乘坐者能夠切實感受到的。這個新設(shè)計和材料通過了北美康復(fù)工程學(xué)會(RESNA)的行業(yè)標準測試，其中包括數(shù)百萬次的沖擊力和跌落力測試，以及實際的使用測試。

 

　　弗拉茨克補充道，公司正在挖掘更多的使用這種碳纖維增強熱塑性材料作為金屬替代品的需求。他說：“PlastiComp的目標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)