den snabba tillväxten inom material-och bearbetningsteknik gör det väsentligt för plasttillverkare, formtillverkare och designers att hålla i closetouch. Vid utvecklingen av plastkomponenter bör materialets egenskaper och dess bearbetningsbeteende beaktas rätt i utkastet

Figur 1. En dynamisk biomorfisk design och
speciellt utvald materialkombination tillsammans
producerar det lättaste och snabbaste skridsko bladet hittills.

designstadiet. I det här exemplet ledde material-och teknologistudier avbrogdesign, en designbyrå i Altensteig, Tyskland, och av WST, en tillverkare av sportartiklar i Villingen-Schwenningen, Tyskland, till valet av en lämplig plast och till en kreativ design för ett skridskoblad (Figur1).

Extrema Krav: Material

bladet på en ishockeyskridsko producerar friktionsvärme genom tryck och rörelse, vilket får isen att smälta och en film med vatten bildas mellan bladytan och isen. Det är bara den här filmen av vatten som görskridskoåkning på is möjligt. Ju bättre processen med vattenfilmbildning, desto snabbare kan ishockeyspelaren gå. Därför är målet att theblade ska nå en hög temperatur snabbt och att
temperaturen ska förbli konstant, om möjligt.

den goda värmeledningsförmågan hos metaller, som delas av de fasta stålbladenanvänds i konventionella system, har effekten av att snabbt avleda den friktionsvärme som genereras. Kraven på det material som valts förutveckling av det nya skate bladet specificerades för att bekämpa denna effekt.

sökandet efter en lämplig plast började med en definition av hur systemet skulle fungera och sprang därmed parallellt med design och teknikutveckling (Figur 2).

Figur 2. Från den första skissen till och med den slutliga CAD-designen
tillåter designern inga kompromisser.

A det första utkastet skiss tjänar som grund för diskussion mellan designers och ingenjörer.

B den preliminära modellen, Tillverkad av styvt skum, gör det möjligt för kunden att visualisera designernas ideas,tredimensionellt, för första gången.

C efter design release av kunden, designers, som arbetar med plast tekniska experter, perfekt utformningen av skate system med CAD.

D CAD – konstruktionsdata gör det möjligt att konstruera en stereolitografiskmodell, som är målad och används för att testa hela systemstrukturen.

de extrema fysiska krav som plasten utsätts för och de villkor som ställs av produktionsprocesserna gjorde denna sökning till det mest tidskrävande steget i hela detta utvecklingsprojekt (Figur 3).

Figur 3. Detaljmodifieringarna av de enskilda komponentgrupperna
påverkas
av olika plaster och tillsatser och
implementeras direkt i CAD-designen.

särskilda problem ställdes av anslutningen mellan bladytanav skate-systemet ? en metallprofil ? och plasten.

när en lämplig plast hade befunnits tåla de fysiska påfrestningarna orsakade olika expansions-och krympningskoefficienter för plast-och metallprofilen både vid formning och avformning en defekt koppling mellan plast och metall. Å andra sidan, när denna anslutning lyckades,visade sig andra egenskaper såsom den skårade slaghållfastheten, inneboende styvhet och kemisk beständighet hos materialen otillräckliga (Figur 4).

efter många formsprutningsförsök,testning av prototypformar och skridsko-försök ledde ett nära samarbete mellan plasttillverkaren, formgivaren och formgivaren till valet av ett material som uppfyllde specificerade krav.

Figur 4. I ett test vid -41 CCB förstörde en stöt
motsvarande den för en puck som färdades med
en hastighet på 150 km / h skate-basen
Tillverkad av ett olämpligt material.

en formsprutningsbar, högeffektiv polyamid med 35 procent glasfiberförstärkning stod upp till de extrema påfrestningar som uppstår i en ishockeymatch. Denna plast fungerar som basmaterial för hela skate-systemetoch även för själva bladet.

bladet, dvs. systemets faktiska löparyta, består av A .7 mm tjock, höghållfast metallprofil. Denna metallprofil, som består av en fjäderhård metallegering, är lasersvetsad i en helautomatisk process till ett andra metallband försedd med öppningar och förenas sedan permanent med plasten under formsprutningsprocessen.

resultatet är ett blad som på grund av den isolerande effekten av plasten inte släpper ut den genererade friktionsvärmen så snabbt. Den resulterande värmeuppbyggnaden ökar temperaturen på bladytan med cirka 3 kcal C jämfört med konventionella blad. Som en följd av dettaoch den mycket polerade bladytan förbättras skatebladens glidande verkan med 40 procent. Detta ökar i sin tur skridskohastighetensom jämfört med konventionella skridskblad.

extrema krav: Design

det praktiska genomförandet av designen för den grundläggande skate andprovision av lateralt integrerade stabilisatorer för skate blade proveda ytterligare utmaning. De fysiska kraven på dessa komponenter varpraktiskt taget identiska med de som gjordes på bladet. Men den här gången var detinte nödvändigt att redogöra för expansions-och krympningskoefficienter som varfallet med plast/metallkompositen som bildar bladet. En designobjektiv var att minska vikten av skridsko systemet och ändå mötadehöga krav på tävlingsidrott. Skridsko bladet utvecklats fromthe polyamid / metall komposit är 140g lättare än traditionella skridsko bladesoch för närvarande den lättaste bladsystemet.

denna viktminimering möjliggjordes endast genom användning av plast i samband med en noggrant genomtänkt design. Minskningen i väggtjocklek som krävs för viktminimering krävde en design som kunde motstå de mycket olika krafteffekterna. Lätta strukturersom finns i naturen och lagarna för kraftfördelning som används i arkitekturenfungerade som grund för designen. Således var det möjligt att minskaväggtjockleken hos den största delen av grundskridskan till endast 1,5 mm. deninnehållande styvheten hos systemet behålls, även om spelaren är en tungvikt. Skridsko bladet motstår tryckkrafter på upp till 3000 N, såsom acpå systemet när skridskan bromsas, till exempel, och även de slagkrafter som utövas av pucken som reser i hastigheter upp till 150 km/timme, ävenvid extremt låga temperaturer ner till ?35 C.

Figur 5. De ursprungliga formningarna av skate
bas, stabilisatorer och blad från prototype
formar används för materialbelastningstester
i laboratoriet och på isen.

för att hitta rätt material krävdes många formsprutningsförsök i prototypformar och tester under praktiska förhållanden. Detta möjliggjorde en lösning av problem relaterade till plastens flödesbeteende,t.ex. sänkmärken i områden med hög materialackumulering och svårigheter med att passa in i de enskilda komponentgrupperna. Genom att minska fiberinnehållet var det möjligt att anpassa hakad slaghållfasthet vid minus temperaturertill den nödvändiga vridstyvheten hos grundskridskan.

anpassningsbar och utbytbar

tidskrävande bladslipning, som krävs med traditionella stålblad,är onödigt med skridskbladet i plast/metallsystemet. Servicelivet för detta blad är tre gånger längre än för konventionella systempå grund av den speciella metalllegeringen och den höga ythärdningen. Efterslipning av bladen kostar mer än att köpa ett nytt blad och ersätta den gamla, som tas tillbaka i slitet skick av tillverkarenoch omgrundas.

skate blade kan ändras av spelaren om några sekunder utantar av skridskan. Stabilisatorerna på sidorna kan avlägsnas genom ångerspeciella skruvar och bladet ändras. Det är också möjligt att använda differentblades för olika spelarkrav. För detta ändamål, injektionenmåste ha utbytbara insatser som gör det möjligt att tillhandahålla olikaradiella kurvor på bladytan för att uppfylla olika spelarkrav.

de nära toleranserna mellan de enskilda komponentgrupperna (blad,stabilisatorer och bas ? Figur 5) gynna kraftlinjens vägar inom systemet. Den inneboende styvheten som uppnås är större än med någon annanskateblad. Färgvariationer i systemet är möjliga genom att ändra pigmentet, liksom ytdekoration med specialeffektfärger.

kontaktuppgifter: frogdesign GmbH Hartmut Esslinger Grenzweg33 D-72213 Altensteig Tyskland 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