Como a Cadeira de Rodas Elétrica com Rodas de Alumínio Reduz o Peso sem Comprometer a Resistência

Quando se trata de usuários de cadeiras de rodas elétricas, cada quilograma conta. Uma cadeira pesada não pode ser facilmente transportada, armazenada ou manobrada. No entanto, o peso deve ser reduzido sem comprometer a segurança ou a resistência — um quadro deformado ou rachado devido ao peso não tem utilidade. A cadeira de rodas elétrica em alumínio resolve esse dilema. Na Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., produzimos milhares de cadeiras de rodas elétricas em alumínio por meio de engenharia de alta tecnologia. Abaixo, apresentamos quatro métodos pelos quais o alumínio reduz o peso, mantendo, ao mesmo tempo, a resistência.

Ligas de Alumínio de Alta Resistência (Não Alumínio Puro)

O mito comum sobre o alumínio é que se trata de um material fraco. Na prática, ligas de alumínio de grau aeroespacial são muito resistentes em termos de relação resistência-peso. O alumínio puro é maleável, mas, quando ligado a magnésio, silício ou zinco, forma materiais competitivos com o aço em determinados aspectos de resistência.

As cadeiras de rodas elétricas em alumínio que fabricamos são feitas de uma liga tratada termicamente, com uma resistência ao escoamento de cerca de 240–260 MPa — aproximadamente 60–70 % da do aço carbono, mas com apenas um terço da sua densidade. Isso implica que um quadro em alumínio pode ser projetado aumentando-se ligeiramente a espessura das paredes ou o diâmetro dos tubos, obtendo-se assim a mesma rigidez do aço, porém com um peso muito menor. No projeto, aplicamos análise por elementos finitos (FEA) para otimizar a geometria dos tubos, de modo a utilizar o material apenas onde a tensão é mais elevada.

Geometria Otimizada dos Tubos e Reforços

Não é apenas o material que confere resistência ao quadro de uma cadeira de rodas, mas também a forma. Um quadro em alumínio bem projetado utiliza tubos de diâmetro maior do que um quadro semelhante em aço, a fim de aumentar o momento de inércia (resistência à flexão).

As cadeiras de rodas elétricas em alumínio são projetadas com tubos ovais e retangulares de grande diâmetro, que distribuem as cargas por áreas mais amplas. Nas seções transversais dos tubos (inclusive no ponto da estrutura do encosto e do trilho do assento), inserimos reforços em alumínio forjado (suportes de reforço) que eliminam picos de tensão. O maior diâmetro combinado com paredes mais finas e reforços estratégicos resulta em um quadro rígido sob uma carga de usuário de 120–150 kg, sem o custo de peso do aço. A modelagem por computador garante que não adicionemos material onde ele não é necessário.

Soldagem Robótica e Tratamento Térmico

A zona afetada pelo calor (ZAC) de qualquer solda em alumínio é sua parte mais fraca, e a resistência da liga pode reduzir-se em 30–40% nessa região. Uma soldagem inadequada transforma um bom projeto em um projeto perigoso.

Robôs em nossa fábrica incorporam soldagem robótica, na qual a entrada de calor e a velocidade de deslocamento são controladas com precisão para reduzir a zona afetada pelo calor (HAZ). Após o processo de soldagem, cada estrutura passa por tratamento térmico T6 (solubilização e envelhecimento artificial) para conferir resistência à liga em toda a estrutura. Esse tratamento pós-soldagem é fundamental, pois a maioria dos fabricantes que produzem estruturas de menor qualidade não o realiza, e, após vários meses, as estruturas começam a apresentar trincas nas soldas. Dispomos de 60 sistemas de processamento de estruturas, incluindo fornos especiais de tratamento térmico, para garantir que todas as cadeiras de rodas em alumínio atinjam sua resistência projetada.

Uso Estratégico de Componentes em Aço em Pontos de Alta Tensão

Não é necessariamente a solução adotar uma estrutura inteiramente em alumínio. As construções mais inteligentes e leves empregam estruturas mistas: o alumínio é utilizado na estrutura principal, enquanto o aço é empregado em partes submetidas a cargas localizadas ou ao desgaste por abrasão.

Nossas cadeiras de rodas motorizadas, feitas de alumínio, contêm suportes de eixo de aço (que são submetidos à montagem e remoção repetidas das rodas), barras antiviragem (que não devem dobrar) e alguns pontos de articulação. Esses componentes de aço pesam menos de 1–2 kg no total, mas aumentam significativamente a vida útil nos pontos críticos. O restante dos trilhos laterais do quadro, dos suportes do encosto, dos suportes dos apoios para os pés é feito de alumínio. Essa solução composta oferece a redução de peso do alumínio e a resistência do aço exatamente onde a resistência é mais necessária.

Conclusão

Quatro estratégias de engenharia — ligas de alta resistência, geometria otimizada dos tubos com reforços (gusseting), soldagem robótica e tratamento térmico T6, além do posicionamento do aço nas áreas de maior tensão — permitem que as cadeiras de rodas motorizadas em alumínio reduzam o peso sem perda de resistência. O produto é leve, mas suficientemente resistente para suportar anos de uso diário (normalmente 20–25 kg).

Integramos esses métodos na Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., que ocupa uma fábrica de 20.000 m², possui 60 máquinas para processamento de estruturas e 4 linhas de montagem. Entre em contato conosco e sinta o poder do alumínio leve.