【复材视界】聚焦碳纤维复合材料的新应用——盲人手杖
德国Whitecane公司是一家致力于设计和开发高质量、技术先进的医疗产品的公司，专注于为视力障碍者提供帮扶设备。在复合工程和生产专家 Refitech Composite Components 和合作伙伴CG Tec GmbH的支持下，Whitecane开发并推出了IO型创新型手杖，它具有重量轻、易于操作的复合材料管结构，并拥有符合人体工程学的碳纤维手柄。
据 Refitech销售工程师Bas Nijpels称，双方的合作始于2018年。“合作是在我们从CG Tec网站商店购买了第一批原型碳纤维复合材料管时开始的” Whitecane的LüderMosler补充道。当Whitecane开始寻找合作伙伴设计碳纤维握柄时，CG Tec公司（于2018年与Refitech建立了战略合作伙伴关系）推荐了Refitech公司。Mosler说：“两家公司都表现出了极大的意愿，愿意响应我们非常具体的技术和经济要求，并共同找到好的解决方案。这就产生了一种在目前市场上无法匹敌的高度创新的碳纤维白藤”。
CG Tec提供了碳纤维/环氧树脂预浸料管，这些预浸料管采用半自动工艺缠绕在芯轴上，并在其Spalt工厂分批组装成手杖。CG Tec首席执行官Oliver Kipf说：“在第一次谈话中，我们介绍了IO手杖的理念和背景，这立即激发了我们的热情。根据Whitecane的要求，我们首先开发了碳纤维管，该管可以承受预期的压力载荷并具有较高的弯曲刚度。严格的公差是一个挑战，但我们最终还是解决了这一问题。” Nijpels解释说，与标准手杖相比，碳纤维手杖刚度要高得多，可以使使用者更牢固地接触并获得更好的体验和感觉。
除了刚度，Whitecane对设计的两个最高要求是易于组装和消费者负担得起。Nijpels说：“我们的工程师在设计上与Whitecane和CG-Tec密切合作，提供建议，并定期召开会议讨论项目进展情况。”
对于碳纤维握把，Refitech需要开发一种“镜像”设计，Nijpels说，这种设计可以为右手和左手用户制造。在这个项目中，该公司利用其为医疗和消费应用设计类似产品的经验，例如碳纤维导盲犬手把获得了JEC 2019创新奖的入围奖。白色藤柄由斜纹编织碳纤维/环氧树脂预浸料制成，位于单向（UD）附加织物层的顶部。这些零件是通过吹塑工艺和高压釜固化工艺制造的。Nijpels说：“这使得我们能够以合理的成本生产出轻巧、薄壁的零件。”。
IO白色手杖的人体工程学通过一个符合自然手位置的弯曲手柄得到增强，而手杖即使在狭小的空间也可以轻松折叠和展开。
手柄通过一个特殊设计的支架连接到手杖的其余部分，该设计还具有一个轻巧的滚动尖端和获得专利的屈服机构，当碰撞障碍物时，该屈服机构可立即折叠手杖，从而降低了因碰撞而受伤的风险。
IO也可以折叠为三个部分，以便于携带和存储。Nijpels说：“这一应用清楚地表明了3D成型碳纤维组件可以带来的潜在好处：采用创新材料设计和生产的整体解决方案，可确保在竞争中立竿见影的竞争优势。”
Whitecane于2020年初将IO投放到德国医疗市场，下一步扩大该产品在其他国家的认证，以及与其他合作伙伴一起扩展IO的分销网络。在接下来的几年中，Whitecane还计划扩大该产品的生产，从目前的每批100个增加到每批700个。