rychlý růst materiálu a technologie zpracování je nezbytnýpro výrobce plastů, výrobce forem a designéry, aby se drželi v closetouch. Při vývoji plastových komponentů by měly být vzaty v úvahu vlastnostimateriál a jeho chování při zpracování

Obrázek 1. Dynamický biomorfní design a
speciálně vybraná kombinace materiálů dohromady
vytvářejí dosud nejlehčí a nejrychlejší čepel brusle.

fáze návrhu. V tomto příkladu vedly materiálové a technologické studie projekční agentury v Altensteigu v Německu a výrobce sportovních výrobků WST ve Villingen-Schwenningen v Německu k výběru vhodného plastu a k kreativnímu návrhu čepele brusle (Obr.1).

Extrémní Požadavky: Materiál

čepel hokejové brusle vytváří třecí teplo tlakem a pohybem, což způsobuje roztavení ledu a vytvoření filmu vody mezi povrchem čepele a ledem. Je to jen tento film vody, který dělajeskating na ledě je to možné. Čím lepší je proces tvorby vodního filmu, tím rychleji může hokejista jít. Proto je cílem, aby čepel rychle dosáhla vysoké teploty a aby teplota
zůstala konstantní, pokud je to možné.

dobrá tepelná vodivost kovů, sdílená pevnými ocelovými lopatkami používanými v konvenčních systémech, má za následek rychlé rozptýlení generovaného frikčního tepla. Požadavky na vybraný materiál provývoj nové brusle byl specifikován pro boj s tímto účinkem.

hledání vhodného plastu začalo definicí způsobu, jakým by systém fungoval, a tak probíhalo souběžně s návrhem a vývojem inženýringu (Obrázek 2).

Obrázek 2. Od prvního náčrtu až po finální
CAD design, návrhář neumožňuje žádné kompromisy.

a první návrh náčrtu slouží jako základ pro diskusi mezi konstruktéry a inženýry .

B předběžný model, vyrobený z tuhé pěny, umožňuje zákazníkovi vizualizovat nápady návrhářů , trojrozměrně, poprvé.

C po vydání návrhu zákazníkem konstruktéři ve spolupráci s technickými odborníky z oblasti plastů zdokonalili design systému bruslí pomocí CAD.

D data návrhu CAD umožňují vytvořit stereolitografickýmodel, který je malován a používán k testování celé struktury systému.

extrémní fyzické požadavky, kterým je plast vystaven, a podmínky stanovené výrobními procesy učinily toto hledání nejvíce časově náročnou etapou v celém tomto vývojovém projektu (obrázek 3).

obrázek 3. Úpravy detailů
jednotlivých skupin komponent jsou ovlivněny
různými plasty a přísadami a
přímo implementovány do návrhu CAD.

zvláštní problémy byly způsobeny spojením mezi povrchem čepelesystému brusle ? kovový profil ? a ten plast.

když bylo zjištěno, že vhodný plast odolává fyzikálním namáháním, různé koeficienty roztažnosti a smrštění plastu a kovuprofilu jak při tvarování, tak při demontáži způsobily vadné spojení mezi plastem a kovem. Na druhé straně, když toto spojení uspělo, pak se jiné vlastnosti, jako je vrubová rázová pevnost,inherentní tuhost a chemická odolnost materiálů, ukázaly jako nedostatečné (obrázek 4).

po mnoha zkouškách vstřikování, testování prototypových forem a bruslení vedla úzká spolupráce mezi výrobcem plastů,konstruktérem a výrobcem forem k výběru materiálu, který splňoval stanovené požadavky.

obrázek 4. Při zkoušce při -41°C náraz
odpovídající nárazu puku jedoucího rychlostí
150 km/h zničil základnu brusle
vyrobenou z nevhodného materiálu.

vstřikovací tvarovatelný polyamid s vysokým dopadem s 35% sklovláknitou výztuží obstál v extrémních stresech, které se vyskytují v ledovém hokeji. Tento plast slouží jako základní materiál pro celý systém bruslea také pro samotnou čepel.

lopatka, tj. skutečný povrch běhounu systému, se skládá za .Kovový profil o tloušťce 7 mm. Tento kovový profil, sestávající ze slitiny pružinového tvrdého kovu, je laserem svařován v plně automatizovaném procesu na druhém kovovém pásu opatřeném otvory a je pak trvale spojen s plastem během procesu vstřikování.

výsledkem je čepel, která díky izolačnímu účinku plastu nerozptyluje generované třecí teplo tak rychle. Theresulting heat nahromadění zvyšuje teplotu povrchu čepele asi o 3°C ve srovnání s běžnými lopatkami. V důsledku tohoa Vysoce leštěný povrch čepele, kluzné působení skateblade je zlepšeno o 40 procent. To zase zvyšuje rychlost brusleníjako ve srovnání s běžnými bruslemi.

extrémní požadavky: Design

praktická realizace návrhu pro základní brusle aprovidování bočně integrovaných stabilizátorů pro čepel brusle se ukázala jako další výzva. Fyzické požadavky na tyto komponenty bylyprakticky totožné s požadavky na čepeli. Tentokrát však nebylo nutné zohledňovat koeficienty roztažnosti a smršťování, jako tomu bylo v případě kompozitu plast / kov tvořícího čepel. Jedním z návrhů bylo snížení hmotnosti bruslařského systému a přesto splnění vysokých požadavků na soutěžní sport. Čepel brusle vyvinutá z kompozitu polyamid / kov je o 140 g lehčí než tradiční brusle a v současné době nejlehčí systém čepelí.

tato minimalizace hmotnosti byla umožněna pouze použitím plastůve spojení s pečlivě promyšleným designem. Snížení tloušťky stěny potřebné pro minimalizaci hmotnosti vyžadovalo konstrukci schopnou odolat velmi odlišným silovým účinkům. Lehké strukturynalezené v přírodě a zákony rozložení sil používané v architektuřesloužil jako základ pro návrh. Tak bylo možné zredukovattloušťka stěny největší části základní brusle na pouhých 1,5 mm. inherentní tuhost systému je zachována, i když je hráč těžkou váhou.Čepel brusle odolává tlakovým silám až 3 000 N, jako je například aktv systému, když je brusle zabrzděna, a také nárazové síly vyvíjené pukem jedoucím rychlostí až 150 km/hod, dokoncepři extrémně nízkých teplotách až do ?35°C.

Obrázek 5. Počáteční výlisky základny brusle
, stabilizátorů a čepele z prototypových forem
se používají pro zkoušky zatěžování materiálu
v laboratoři a na ledu.

pro nalezení správného materiálu byly vyžadovány četné zkoušky vstřikováním v prototypových formách a zkoušky v praktických podmínkách. To umožňuje řešení problémů souvisejících s průtokovým chováním plastů, jako jsou značky dřezu v oblastech s vysokou akumulací materiálu a obtížemi, které zapadají do jednotlivých skupin součástí. Snížením obsahu vláken bylo možné přizpůsobit vrubovou rázovou pevnost při mínusových teplotách požadované torzní tuhosti základní brusle.

adaptabilní a zaměnitelné

časově náročné broušení čepelí, vyžadované u tradičních ocelových nožů, není u brusle v systému plast/kov zbytečné. Životnost tohoto čepele je třikrát delší než u běžných systémůkvůli speciální kovové slitině a vysokému povrchovému kalení. Postgrindingof lopatek stojí více než nákup nového nože a výměna staršího, který je převzat zpět v opotřebovaném stavu výrobcem a přebrousit.

čepel brusle může hráč vyměnit během několika sekund bez sejmutí brusle. Stabilizátory po stranách lze odstranit uvolněnímspeciální šrouby a čepel se mění. Je také možné použít různéčepele pro různé požadavky hráčů. Za tímto účelem je injektážmusí mít vyměnitelné vložky, které umožňují poskytovat různéradiální křivky na povrchu čepele, aby splňovaly různé požadavky hráče.

úzké tolerance mezi jednotlivými skupinami komponent (čepel,stabilizátory a základna ? Obrázek 5) upřednostněte cesty silové linie v systému. Dosažená inherentní tuhost je větší než u kteréhokoli jinéhokrajová čepel. Barevné variace v systému jsou možné změnou pigmentu, stejně jako povrchová úprava speciálními barvami.

kontaktní informace: Frogdesign GmbH Mr.Hartmut Esslinger Grenzweg33 D-72213 Altensteig Německo Telefon: (49) 7453-2740 Fax: (49) 7453-27436
frogdesign inc. 1327 Chesapeake Terrace Sunnyvale, CA 94089, USA telefon:(1) 408-734-5800 Fax: (1) 408-734-5801