Hvordan aluminiums-el-rullestol reducerer vægten uden at kompromittere styrken

Når det kommer til brugere af elektriske kørestole, betyder hvert kilogram noget. En tung stol kan ikke nemt transporteres, opbevares eller manøvreres. Men vægten skal reduceres uden at kompromittere sikkerheden eller styrken – en ramme, der buer eller sprækker under belastning, er ubrugelig. Den aluminiumsbaserede elektriske kørestol løser dette dilemma. Hos Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd. har vi produceret tusindvis af aluminiumsbaserede elektriske kørestole ved hjælp af avanceret ingeniørteknik. Nedenfor fremhæves fire metoder, hvormed aluminium reducerer vægten uden at ofre styrke.

Højstærke aluminiumslegeringer (ikke ren aluminium)

Den almindelige myte om aluminium er, at det er et svagt materiale. I praksis er luftfartsgrad-aluminiumslegeringer meget stærke i forhold til deres vægt. Aluminium er blødt, men når det legeres med magnesium, silicium eller zink, dannes materialer, der konkurrerer med stål i forhold til specifik styrke.

De aluminiums eldrevne kørestole, vi fremstiller, er fremstillet af varmebehandlet legering med en flydegrænse på ca. 240-260 MPa – ca. 60-70 % af den for blødt stål, men kun med en tredjedel af densiteten. Dette betyder, at en aluminiumsramme kan fremstilles ved at gøre væggene lidt tykkere eller øge rørdiameteren for at opnå samme stivhed som stål, men med langt lavere vægt. I designet anvender vi finite element-analyse (FEA) til at optimere rørenes form, så vi kun anvender materialet der, hvor spændingen er størst.

Optimeret rørgeometri og forstærkning

Det er ikke kun materialet, der giver styrke til en kørestolsramme, men også formen. En veludformet aluminiumsramme indeholder rør med større diameter end en tilsvarende stålramme for at øge inertimomentet (modstand mod bøjning).

De aluminiums elektriske kørestole er designet med forstørrede ovale og rektangulære rør, der fordeler belastningen over større områder. Ved tværsnittene af rørene (herunder ved ryglænsvognens ramme og sæderækkens kant) indfører vi smedede aluminiums forstærkningsplader (forstærkningsbeslag), som fjerner spændingstoppe. Den større diameter kombineret med tyndere vægge og strategisk forstærkning resulterer i en ramme, der er stiv under en brugerbelastning på 120–150 kg uden den ekstra vægt, som stål medfører. Computermodulet sikrer, at vi ikke tilføjer materiale, hvor det ikke er nødvendigt.

Robotbuesv welding og varmebehandling

Den varmepåvirkede zone (HAZ) ved enhver aluminiumssvejsning er dens svageste del, og legeringens styrke kan falde med 30–40 % her. Dårlig svejsearbejde gør et godt design farligt.

Roboter i vores fabrik anvender robotsværsvejsning, hvor varmetilførslen og bevægelseshastigheden præcist kontrolleres for at reducere den varmeindvirkede zone (HAZ). Efter svejseprocessen gennemgår hver ramme en T6-varmebehandling (opløsningsvarmebehandling og kunstig aldring), så legeringen opnår styrke i hele konstruktionen. Denne efter-svejsebehandling er vigtig: De fleste producenter af lavere kvalitetsrammer udfører ikke denne behandling, og efter flere måneder begynder rammerne at sprække ved svejsene. Vi har 60 systemer til rammebehandling, herunder vores specielle varmebehandlingsovne, så alle aluminiums kørestole kan opnå deres designstyrke.

Strategisk anvendelse af stålkomponenter ved punkter med høj belastning

En udelukkende aluminiumsramme er ikke nødvendigvis den bedste løsning. De mest intelligente, lette konstruktioner består af blandede strukturer: Aluminium anvendes i hovedrammen, mens stål anvendes på dele, der udsættes for lokal belastning eller slitage.

Vores eldrevne kørestole, som er fremstillet af aluminium, indeholder stålfæstere til aksler (som udsættes for gentagen montering og demontering af hjul), antivælterstænger (som ikke må bukke) og nogle drejepunkter. Disse stålelementer vejer under 1–2 kg i alt, men forlænger betydeligt levetiden på de kritiske punkter. Resten af rammen (sidebjælkerne), ryglænens understøtning og fodstøtternes ophæng er fremstillet af aluminium. Denne kombinerede løsning giver den vægtreduktion, som aluminium tilbyder, samt stålens holdbarhed på de steder, hvor styrke er mest nødvendig.

Konklusion

Fire ingeniørstrategier – højstyrkelegeringer, optimal rørgeometri med forstærkningsplader, robotsv welding og T6-varmebehandling samt placering af stål på områder med højt spændingsniveau – gør det muligt at reducere vægten af eldrevne kørestole i aluminium uden at miste styrke. Produktet er en letvægtskørestol, der samtidig er robust nok til at klare årlig daglig brug (typisk 20–25 kg).

Vi integrerer disse metoder i Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., som har en produktionsanlæg på 20.000 m², 60 rammebehandlingsmaskiner og 4 monteringslinjer. Kontakt os, og oplev kraften i letvægtsaluminium.