플라스틱 베어링으로 ​​무게는 줄이고 내구성은 향상

엔지니어인 Mark Doyle은 2012년에 외과의사를 지원하기 위한 외골격 계획을 세우기 시작하면서 오랫동안 편안하게 착용할 수 있는 가벼운 제품을 개발하고 싶었습니다. Levitate Technologies(캘리포니아주 샌디에이고)의 Doyle과 그의 팀은 추가 온스가 장치를 불편하고 다루기 힘들게 만들어 생산에 들어가기 전에 개발을 종료할 수 있기 때문에 장치에 포함될 제품을 신중하게 선택해야 했습니다.

Levitate의 마케팅 및 비즈니스 개발 담당 부사장인 Joseph Zawaideh는 "인간에게 금속 프레임을 착용하고 업무를 수행하도록 요청하는 것은 쉬운 일이 아닙니다."라고 말했습니다. "우리는 가볍고 눈에 띄지 않으며 조정이 가능한 무언가가 필요했습니다. 작업 공간에 방해가 되지 않고 편안하게 사용자의 움직임을 따라갈 수 있습니다. 모든 나사와 볼트에 대한 세부 사항에 주의가 필요했습니다. 우리의 사고방식은 '필요하지 않으면 추가하지 마세요'였습니다."

Airframe™은 2016년에 상업 시장에 출시되었습니다. 이 제품이 외과의사를 위해 작동하는 동안 다른 업계에서는 이 제품의 가용성을 빠르게 알게 되었고 상당한 비즈니스 성장 기회를 확인한 Levitate는 마케팅 초점을 제조 고객에게로 전환했습니다. 백팩과 유사하게 디자인된 The Airframe은 조절 가능한 프레임과 스트랩을 통해 거의 모든 신체 크기에 맞게 조절할 수 있습니다. 외골격은 반복적인 팔 동작 및/또는 고정된 팔 높이에 노출되는 전문가 및 숙련된 기술자의 상지를 지원합니다.

Doyle과 그의 엔지니어 팀은 해당 응용 분야에 강철 부싱을 사용할 수도 있었습니다. 대신 그들은 독일에 본사를 둔 igus가 제조한 엔지니어링 플라스틱 베어링을 선택했습니다. 로드 아일랜드에 시설을 두고 있는 이 회사는 자체 윤활 기능이 있고 가벼우며 유지 관리가 필요 없는 다양한 엔지니어링 플라스틱 제품을 제조합니다. 이러한 모든 속성과 그 이상은 The Airframe의 디자인에서 Doyle의 관심을 끌었습니다. 하나의 유닛에는 32개의 이구스 플라스틱 부싱이 포함되어 있습니다. "시장에는 많은 외골격이 있습니다"라고 Zawaideh는 말했습니다. "이것은 세상에서 가장 가벼운 것입니다. 작업자들이 하루 종일 착용할 수 있을 만큼 가볍습니다."

The Airframe의 경량화의 핵심은 부싱입니다. 강철 베어링은 항상 플라스틱보다 훨씬 무겁습니다. 무게는 최대 6배나 됩니다. 외골격과 같은 응용 분야에서 엔지니어링 플라스틱 부싱은 무게를 최소한으로 유지하는 데 필수적인 것으로 입증되었습니다.

The Airframe에서 가장 광범위하게 사용되는 부싱은 iglidur® G300으로, 밀도는 1.46g/cm3, PV 값은 12,000, 68°에서 인장 강도는 30,460입니다. 일반적인 응용 분야에는 중간에서 높은 하중, 중간 슬라이딩 속도 및 중간 온도가 포함됩니다. "이것은 범용 베어링이며 마모가 적고 마찰이 적으며 비용이 합리적입니다."라고 Doyle은 말했습니다.

Doyle은 외골격의 더 높은 온도를 견디기 위해 iglidur® T500 및 Z 부싱을 선택했습니다. 밀도가 1.44g/cm3인 T500 부싱은 482°까지 내열성이 있고 68°F에서 24,660의 인장 강도를 갖습니다. 부싱은 수분 흡수율이 매우 낮고 화학물질에 대한 보편적인 저항성을 갖고 있습니다. Z 부싱(밀도 1.40g/cm3)은 높은 동적 하중과 내마모성을 요구하는 응용 분야에 사용됩니다. 베어링은 최대 482°의 온도에 적합하며 압축 강도는 9,425psi입니다. Z 시리즈는 또한 348,1000의 탄성 계수를 제공합니다.

Doyle은 또한 외골격용으로 iglidur® M250 부싱을 선택했습니다. 이 부싱은 특히 제조와 관련하여 몇 가지 중요한 품질을 갖추고 있습니다. 각 장치의 무게는 1.14/g/cm3에 불과하지만 먼지를 흡수하고 진동을 완화하여 소음을 줄이고 Airframe의 수명을 연장합니다.

The Airframe의 디자인에 플라스틱 부품을 사용하는 것은 플라스틱 생산의 증가 추세와 일치합니다. 2016년 전 세계 플라스틱 생산량은 3억 3,500만 톤에 달했습니다. Grand View Research, Inc.의 2015년 연구에 따르면 세계 플라스틱 시장은 2020년까지 약 6,540억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.