事例 ヘリオス型オントラック競技用車いす

背景

ヒューストン大学の学部では、地元の中学校、高等学校のトラックとフィールド競技のニーズを認識していました。ヒューストン中心地にあるこれらの学校は車いすレースを望む学生を支援しなければなりませんでした。ヒューストン大学の適応型スポーツプログラムの提唱者であるマイケル・コッティンガム博士は、ヘリオス陸上競技会社に考えを持っていきました。国際デザインコンテストの一部として、4年生のリチャード・ウッドワードが率いる工業デザインの学生チームは、競技用に車いすを設計し始めました。エウン-スック・クウォン教授のサポートで、ジョン・プロフィットとジアーチェン・ワング、アントワネット・ビッキオ、レイ・ジャルフカ、そしてジーザス・ガレイトからなるこのチームは、先進的ながらコスト効率が良い競技用車いすを生み出しました。

目標

目標は、ヒューストン市の中学・高校に150台の競技用車いすを二つのニーズと共に供給することでした:
  1. すべてのアスリートにも使えるようにサイズを調整できるフレームを持つ競技用車いすを設計すること
  2. 販売価格は1台あたり800ドル以下に抑えること

問題

レアード社の一部門であるモデルソリューション社は、デザインのコンペに学生を含めるようになり、レース用車いすの試作モデルを製作した。
 
しかし、ヒューストン大学のチームとモデルソリューションのエンジニアはデザインニーズを満たすように作業するにつれ、いくつかの問題が出てくるようになりました。全てのアスリートに機能するデザインを確認すると、当初のデザインでは困難であることがわかったのです。機械加工工程ではもっと複雑な問題も持ち上がりました。当初のデザインでは通常の大きな後輪の直径よりも薄くしなければならず、機械加工が難しくなりました。次に、デザインの細かい特長のいくつかは、大きな車輪サイズよりもかなり小さいことも加工を難しくしていました。最後に、この薄い車輪は機械工程でよく曲がることが多く、アセンブリ工程では直さなければなりませんでした。ヒューストン大学の学生は、その部品を簡単に加工し組み立てるためにCADデータを修正することが難しかったのです。モデルソリューションのエンジニアチームは、これを見直し受け入れられるように学生向けに修正をいくつか加えていきました。

解決策

材料コストを下げるため、レース用車輪のフレーム向けにメタルチューブ押し出しよりもプレスのブレーキシートのメタル構造を使う工程をデザインし、その工程をマニュアル製造から自動化へ変えました。試作品を開発する工程には、デザインの変更やCNC機械加工、ウェット研磨、フレーム仕上げ、布地のたたみ方、最終組み立てといった工程を含みます。このモデルはアルミのフレームで、ABS樹脂とウレタンをインテリアの特長として使いました。

成果

レース用車いすのフレームにはこれまでのチューブ法ではなく5052アルミニウムのシートメタルを使った結果、大きく節約できました。1個のフレームでは、コスト削減は60%(2500ドルから1000ドルに)にもなりました。しかし、150個のフレームでは、フレーム当たりのコストは82%(1667ドルから300ドル)も削減しました。駐停車においてレース用車いすをもっと安全にするため、先端がとがっていないスタンドをデザインに組み込みました。
 

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HELIOS Ontrack Racing Wheelchair Model Side View
Complex design featuring ABS, urethane, aluminum and fabric
Helios Ontrack Racing Wheelchair Model
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Helios Ontrack Racing Wheelchair Model Front View
Complex design featuring ABS, urethane, aluminum and fabric
HELIOS Ontrack Racing Wheelchair Model Bottom View
Complex design featuring ABS, urethane, aluminum and fabric