Hoe een aluminium elektrische rolstoel het gewicht vermindert zonder afbreuk te doen aan de stevigheid

Bij gebruikers van elektrische rolstoelen telt elk kilogram. Een zware stoel is moeilijk te vervoeren, op te slaan en te manoeuvreren. Het gewicht moet echter worden verminderd zonder inbreuk te doen op veiligheid of stevigheid – een frame dat door het gewicht buigt of barst, is onbruikbaar. De aluminium elektrische rolstoel lost dit dilemma op. Bij Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd. hebben we duizenden aluminium elektrische rolstoelen geproduceerd met behulp van geavanceerde technologie. Hieronder volgen vier methoden waarmee aluminium gewicht bespaart, maar toch de sterkte behoudt.

Hoogwaardige aluminiumlegeringen (niet zuiver aluminium)

Het algemene misverstand over aluminium is dat het een zwak materiaal is. In de praktijk zijn lucht- en ruimtevaartkwaliteit aluminiumlegeringen zeer sterk qua verhouding tussen gewicht en sterkte. Aluminium is zacht, maar wanneer het wordt gelegeerd met magnesium, silicium of zink, ontstaan materialen die concurrerend zijn met staal op het gebied van specifieke sterkte.

De aluminium elektrische rolstoelen die wij produceren, zijn vervaardigd uit een geëxtrudeerde legering met warmtebehandeling, met een sterkte bij vloeien van ongeveer 240–260 MPa – ongeveer 60–70 % van die van zacht staal, maar met slechts een derde van de dichtheid. Dit betekent dat een aluminium frame kan worden ontworpen door de wanddikte iets te vergroten of de buisdiameter te vergroten om dezelfde stijfheid als staal te bereiken, maar met een veel lagere massa. Bij het ontwerp gebruiken wij eindige-elementanalyse (FEA) om de vorm van de buizen te optimaliseren, zodat het materiaal alleen wordt toegepast waar de spanning het hoogst is.

Geoptimaliseerde buisgeometrie en verstevigingsplaten

Niet alleen het materiaal bepaalt de sterkte van een rolstoelkader, maar ook de vorm. Een goed ontworpen aluminium kader bevat buizen met een grotere diameter dan een vergelijkbaar staalkader, om het traagheidsmoment (weerstand tegen buiging) te verhogen.

De aluminium elektrische rolstoelen zijn ontworpen met overdimensionale ovale en rechthoekige buizen die de belasting over bredere gebieden verdelen. Op de dwarsdoorsneden van de buizen (waaronder op het punt waar het rugleuningsframe en de zitrails samenkomen) plaatsen we gesmede aluminium verstevigingsplaten (verstevigingsbeugels) die spanningspieken elimineren. De grotere diameter met dunne wanden, gecombineerd met strategische versteviging, leidt tot een frame dat stijf blijft onder een gebruikersbelasting van 120–150 kg, zonder het gewichtsvoordeel van staal te verliezen. Computermodeleering zorgt ervoor dat we geen materiaal toevoegen waar dat niet nodig is.

Robotlas- en hittebehandeling

De door de warmte beïnvloede zone (HAZ) van elke aluminiumlas is het zwakste gedeelte, en de sterkte van de legering kan hier met 30–40% afnemen. Slechte laswerkzaamheden maken zelfs een goed ontwerp gevaarlijk.

Robots in onze fabriek maken gebruik van robotlassen, waarbij de warmtetoevoer en de beweegsnelheid nauwkeurig worden geregeld om de hittegevoelige zone (HAZ) te verminderen. Na het lassen wordt elk frame onderworpen aan een T6-thermische behandeling (oplossingsverwarmen en kunstmatig ouderen) om de legering over de gehele constructie heen sterkte te verlenen. Deze nabehandeling na het lassen is essentieel: de meeste fabrikanten van minder kwalitatief hoogwaardige frames voeren deze behandeling niet uit, waardoor de frames na enkele maanden beginnen te barsten op de lasnaden. Wij beschikken over 60 systeemconfiguraties voor frameverwerking, inclusief speciale thermische behandelingsovens, zodat alle aluminiumrolstoelen hun ontwerpsterkte bereiken.

Strategisch gebruik van stalen componenten op punten met hoge belasting

Een volledig aluminium frame is niet noodzakelijkerwijs de oplossing. De slimste lichtgewicht constructies zijn gemengde structuren: aluminium wordt gebruikt voor het hoofdframe, terwijl staal wordt toegepast op onderdelen die plaatselijk zware belastingen of slijtage ondergaan.

Onze elektrische rolstoelen, die van aluminium zijn, bevatten stalen asbeugels (die herhaaldelijk worden blootgesteld aan het monteren en verwijderen van wielen), anti-kantelstangen (die niet mogen buigen) en enkele draaipunten. Deze stalen onderdelen wegen in totaal minder dan 1–2 kg, maar verlengen aanzienlijk de levensduur op de belangrijkste punten. De rest van de framezijrails, rugleuningondersteuningen en voetsteunbevestigingen is van aluminium. Deze composietoplossing biedt het gewichtsvoordeel van aluminium en de stevigheid van staal op de plaatsen waar de kracht het meest nodig is.

Conclusie

Vier technische strategieën — hoge-sterktelegeringen, optimale buisgeometrie met verstevigingsplaten (gussets), robotlassen en T6-thermische behandeling, en het plaatsen van staal op gebieden met hoge belasting — maken het mogelijk om elektrische rolstoelen van aluminium te verlichten zonder afbreuk te doen aan de sterkte. Het product is een lichtgewicht stoel die toch sterk genoeg is om jarenlang dagelijks gebruik (doorgaans 20–25 kg) te doorstaan.

Wij integreren deze methoden bij Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., dat beschikt over een fabriek van 20.000 m², 60 framebewerkingsmachines en 4 assemblagelijnen. Neem contact met ons op en ervaar de kracht van lichtgewicht aluminium.