적층 가공으로 새로운 지팡이 개발 가속화 : 오하이오주 데이턴 대학교

University of Dayton 연구소는 공군이 보다 저렴하게 함대를 유지할 수 있도록 적층 제조 기술을 발전시키고 있으며, 물리 치료사 한 명이 사람들이 보다 안전하게 걸을 수 있도록 돕는 완벽한 솔루션이기도 했습니다.

존 무어(John Moore)는 어머니에게 신장을 기증하고 회복하는 동안 텔레비전을 많이 시청했습니다. 뉴저지에 거주하는 물리치료사인 그는 사용자가 더 쉽게 걸을 수 있도록 돕는 일종의 지팡이에 대한 광고가 넘쳐났다고 말했습니다. 그러나 무어는 확신하지 못했습니다. 그래서 그는 더 나은 것을 개발하기로 결정했습니다.

12월에 Moore는 StepWise™를 시장에 출시했습니다. 소문자 "e"와 매우 유사한 독특한 둥근 팁은 현재 시장에 나와 있는 단일, 3개 또는 4개의 팁 지팡이와는 분명히 다르다고 그는 말했습니다. 사용하는 것이 더 안전하다고 그는 덧붙였습니다.

인터넷에서 구입한 플라스틱, 프로판 토치, 오래된 운동화 밑창 조각을 사용하여 무어는 자신이 상상했던 지팡이 끝의 조잡한 모델을 만들었습니다. 그런 다음 그는 UDRI에 왔습니다.

Moore는 UDRI 구조 재료 부문의 적층 제조 엔지니어인 Michael Pratt와 협력하여 도구 제작과 같은 전통적인 프로토타입 제작 프로세스를 사용하는 회사와 협력했을 때보다 훨씬 짧은 시간에 최종 프로토타입을 제조업체에 제공할 수 있었습니다. 다이 캐스팅, 사출 성형 또는 기계 가공이 가능하다고 그는 말했습니다.

"3D 프린팅이라고도 알려진 적층 제조에는 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 설계를 엔지니어링한 다음 적절한 매체(이 경우 고분자 수지)를 사용하여 부품을 층별로 인쇄하는 작업이 포함됩니다."라고 Pratt는 말했습니다. "이를 통해 우리는 디지털 디자인을 신속하게 변경하고 기존 제조와 관련된 재료 낭비 없이 더 짧은 시간에 더 저렴하게 새로운 프로토타입을 인쇄할 수 있습니다."

Pratt는 UDRI 응용 기계 부서의 기계 엔지니어인 동료 Rebecca Hoffman과 함께 작업했는데, 그는 모델링 및 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 각 반복에서 설계 및 재료 분석을 제공했습니다. 연구원들은 디자인과 소재의 강도, 유연성 및 가벼운 무게의 완벽한 균형을 추구하기 위해 일련의 프로토타입을 통해 협력했습니다.

무어는 새로운 지팡이의 두 가지 우선순위인 안전과 편안함을 충족하려면 균형이 중요하다고 말했습니다.

"둥근 팁은 사람이 걸을 때 발이 움직이는 방식과 일치하는 롤링 피벗을 허용합니다"라고 그는 말했습니다. "끝이 평평한 지팡이를 앞쪽에 놓고 지팡이 쪽으로 다가갈 때 지팡이 끝이 땅에 편평하게 놓여 있지 않기 때문에 끝 부분의 표면이 바닥과 거의 접촉하지 않습니다. 그러나 우리의 둥근 반강성 지팡이는 안전을 위해 더 많은 표면 접촉을 제공하고 롤링 보행을 허용합니다. 기본적으로 잘못 사용할 가능성을 제거합니다."

둥근 팁에는 지팡이에 무게가 가해질 때 닫히는 1인치 간격이 있습니다. 무어는 틈새가 닫힐 때 발생하는 약간의 저항과 젖은 표면에서 물을 배출하도록 설계된 깊은 고무 처리된 트레드가 일반적으로 사용자에게 전달되는 압축력의 일부를 흡수한다고 말했습니다. "이는 일반적으로 사용자의 관절에 영향을 미치는 힘을 줄여줍니다. 이는 관절염이나 수근관 증후군 문제가 있는 사람들에게 특히 중요합니다."

Moore는 디자인을 처음부터 새로 만들어야 했기 때문에 새로운 팁을 개발하기 위해 3D 제조를 활용하는 방법을 고려했다고 말했습니다. 시장에는 그런 것이 전혀 없었습니다.

Pratt는 이 프로젝트의 참신함 때문에 작업하는 것이 즐거웠으며 최종 프로토타입과 디자인 사양이 대량 생산을 위해 제조업체에 전달될 준비가 될 때까지 몇 번의 반복만 필요했다고 덧붙였습니다.

무어는 "마이크는 함께 일하기 좋은 사람이었다"고 말했다. "UDRI가 아니었다면 나는 아직도 이 지팡이를 시장에 출시하려고 노력하고 있을 것입니다."