creșterea rapidă a materialelor și a tehnologiei de prelucrare îl face esențial pentru producătorii de materiale plastice, producătorii de matrițe și designerii să se mențină în closetouch. În dezvoltarea componentelor din materiale plastice, proprietățile materialului și comportamentul său de prelucrare ar trebui să fie luate în considerarela proiect

Figura 1. Un biomorphicdesign dinamic și
combinație de materiale special selectate împreună
produc cel mai ușor și mai rapid lama de skate încă.

etapa de proiectare. În acest exemplu, studiile materiale și tehnologice offrogdesign, o agenție de proiectare din Altensteig, Germania, și WST, un producător de articole sportive din Villingen-Schwenningen, Germania, au condus la selectarea unui material plastic adecvat și la un design creativ pentru o lamă de patină pe gheață (Figura 1).

Cereri Extreme: Material

lama unei patine de hochei pe gheață produce căldură prin frecare prin presiune și mișcare, provocând topirea gheții și formarea unui film de apă între suprafața lamei și gheață. Numai acest film de apă facepatinajul pe gheață este posibil. Cu cât procesul de formare a filmului de apă este mai bun,cu atât jucătorul de hochei pe gheață poate merge mai repede. Prin urmare, scopul este ca lama să atingă rapid o temperatură ridicată și ca temperatura
să rămână constantă, dacă este posibil.

conductivitatea termică bună a metalelor, împărtășită de lamele de oțel solide utilizate în sistemele convenționale, are ca efect disiparea rapidă a căldurii generate de frecare. Cerințele materialului selectat pentrudezvoltarea noii lame de skate a fost specificată pentru a combate acest efect.

căutarea unui material plastic adecvat a început cu o definiție a modului în care sistemul ar funcționa și, prin urmare, s-a desfășurat în paralel cu proiectarea și dezvoltarea ingineriei (Figura 2).

Figura 2. De la prima schiță până la designul final
CAD, designerul nu permite compromisuri.

A prima schiță de proiect servește ca bază pentru discuție între designeri și ingineri.

B modelul preliminar, fabricat din spumă rigidă, permite clientului să vizualizeze ideile designerilor , tridimensional, pentru prima dată.

C după lansarea de proiectare de către client, designerii , care lucrează cu experții tehnici din plastic , perfecționează designul sistemului de skate folosind CAD.

D datele de proiectare CAD fac posibilă construirea unui model stereolitografic, care este vopsit și utilizat pentru a testa întreaga structură a sistemului.

cerințele fizice extreme la care este expus plasticul și condițiile impuse de procesele de producție au făcut ca această căutare să fie cea mai consumatoare de timp din întregul proiect de dezvoltare (Figura 3).

Figura 3. Modificările detaliate ale grupurilor de componente individuale
sunt influențate
de diferite materiale plastice și aditivi și
implementate direct în proiectarea CAD.

probleme deosebite au fost ridicate de legătura dintre suprafața lameidin sistemul de skate ? un profil metalic ? și plasticul.

când s-a constatat că un material plastic adecvat rezistă solicitărilor fizice,diferiți coeficienți de dilatare și contracție ai materialului plastic și metal, atât în turnare, cât și în demontare, au cauzat o conexiune defectuoasă între plastic și metal. Pe de altă parte,atunci când această conexiune a reușit, atunci alte proprietăți,cum ar fi rezistența la impact crestată, rigiditatea inerentă și rezistența chimică a materialelor s-au dovedit inadecvate (Figura 4).

după numeroase încercări de turnare prin injecție,testarea matrițelor prototip și încercări de patinaj, cooperarea strânsă între producătorul de plastic,proiectantul și producătorul de mucegai a dus la selectarea unui material care îndeplinea cerințele specificate.

Figura 4. Într-un test la -41 XQC,un impact
corespunzător celui al unui puc care se deplasa la
cu o viteză de 150 km/h a distrus baza de skate
realizată dintr-un material necorespunzător.

o poliamidă injectabilă, cu impact ridicat, cu 35% fibră de sticlă, a rezistat tensiunilor extreme care apar într-un hockeymatch de gheață. Acest material plastic servește ca material de bază pentru întregul sistem de patineși, de asemenea, pentru lama în sine.

lama, adică suprafața de rulare reală a sistemului, constă Dina .7-mm-grosime, profil metalic de înaltă rezistență. Acest profil metalic, constând dintr-un aliaj metalic dur cu arc, este sudat cu laser într-un proces complet automatizat la o a doua bandă metalică prevăzută cu orificii și este apoi alăturat permanent plasticului în timpul procesului de turnare prin injecție.

rezultatul este o lamă care, datorită efectului izolator al plasticului, nu disipează căldura de frecare generată atât de rapid. Acumularea de căldură rezultată crește temperatura suprafeței lamei cu aproximativ 3 centimetri C în comparație cu lamele convenționale. Ca o consecință a acestui lucruși suprafața lamei foarte lustruită, acțiunea de alunecare a skateblade este îmbunătățită cu 40%. Aceasta, la rândul său, crește viteza de patinajîn comparație cu lamele convenționale de skate.

cerințe Extreme: Proiectare

implementarea practică a designului pentru patina de bază și asigurarea stabilizatorilor integrați lateral pentru lama de skate a demonstrat o provocare suplimentară. Cerințele fizice făcute asupra acestor componente au fostpractic identice cu cele făcute pe lamă. Cu toate acestea, de data aceasta nu a fost necesar să se țină seama de coeficienții de expansiune și contracție, așa cum a fost cazul compozitului plastic/metalic care formează lama. Un obiectiv de design a fost acela de a reduce greutatea sistemului de skate și totuși să îndeplinească cerințele ridicate ale sportului competitiv. Lama de skate dezvoltată din poliamidă / compozit metalic este cu 140g mai ușoară decât lamele tradiționale de skate și în prezent cel mai ușor sistem de lame.

această minimizare a greutății a fost posibilă numai prin utilizarea plasticuluiîn combinație cu un design atent gândit. Reducerea grosimii peretelui necesară pentru minimizarea greutății a solicitat un design capabil să reziste efectelor de forță foarte diferite. Structuri ușoaregăsite în natură și legile distribuției forței utilizate în arhitecturiau servit ca bază pentru proiectare. Astfel, a fost posibil să se reducăgrosimea peretelui celei mai mari părți a patinei de bază la numai 1,5 mm. rigiditatea inerentă a sistemului este păstrată, chiar dacă jucătorul este greu.Lama skate rezistă forțelor de compresiune de până la 3.000 N, cum ar fi acton sistemul atunci când skate este frânată, de exemplu, și, de asemenea, impactforțele exercitate de pucul care călătorește la viteze de până la 150 km/oră, chiarla temperaturi extrem de scăzute până la ?35 XCT.

Figura 5. Matrițele inițiale ale bazei skate
, stabilizatoarele și lama din matrițele prototip
sunt utilizate pentru testele de încărcare a materialelor
în laborator și pe gheață.

pentru a găsi materialul corect, au fost necesare numeroase încercări de turnare prin injecție în matrițe de protecție și teste în condiții practice. Această rezolvare imposibilă a problemelor legate de comportamentul de curgere al materialelor plastice,cum ar fi marcajele chiuvetelor în zonele cu acumulare mare de materiale și dificultățile de încadrare în grupurile de componente individuale. Prin reducerea conținutului de fibre, a fost posibilă adaptarea rezistenței la impact la temperaturi minus la rigiditatea torsională necesară a patinei de bază.

adaptabil și interschimbabil

șlefuirea lamelor consumatoare de timp, necesară cu lamele tradiționale din oțel,nu este necesară cu lama de skate din sistemul plastic/metal. Durata de viață a acestei lame este de trei ori mai lungă decât cea a sistemelor convenționaledatorită aliajului metalic special și întăririi ridicate a suprafeței. Postgrindingdin lame costă mai mult decât achiziționarea unei lame noi și înlocuirea celei vechi, care este luată înapoi în stare uzată de către producătorși reground.

lama patinei poate fi schimbată de către jucător în câteva secunde fără a scoate patina. Stabilizatorii din lateral pot fi îndepărtați prin desfăcereșuruburi speciale și lama schimbată. De asemenea, este posibil să utilizați diferitelame pentru diferite cerințe ale jucătorului. În acest scop, injectionmould are inserții interschimbabile care fac posibilă furnizarea de diferitecurbe radiale pe suprafața lamei pentru a îndeplini cerințele diferite ale jucătorului.

toleranțele apropiate între grupurile componente individuale (lamă,stabilizatori și bază ? Figura 5) favorizați traseele liniei de forță din interiorul sistemului. Rigiditatea inerentă obținută este mai mare decât în cazul oricărei altelelama skate. Variațiile de culoare ale sistemului sunt posibile prin schimbareapigment, la fel ca și decorarea suprafeței cu vopsele cu efect special.

informații de Contact: frogdesign GmbH Dl Hartmut Esslinger Grenzweg33 D-72213 Altensteig Germania Telefon: (49) 7453-2740 Fax: (49) 7453-27436
frogdesign inc. 1327 Chesapeake Terrace Sunnyvale, CA 94089, SUA Telefon:(1) 408-734-5800 Fax: (1) 408-734-5801