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北京理工大学
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增强型人体运动康复泡沫轴

2022-10-31 10:45:55
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
生物、医药及医疗机械
项目成果/简介:

本项目提供了一种具有多次防护功能的吸能结构,用以解决现有溃缩式吸能结构无法多次使用的问题。

该结构具有多次防护功能,将外壳套设在吸能芯子的外周(如图1),将组装好的吸能结构安装于待吸能的设备上,当设备发生碰撞,外壳在外力的作用下发生形变进行吸能,吸能芯子受到外壳的作用力发生形变,与外壳的形变叠加吸能。该吸能结构,既能够将吸能芯子与外壳装配在一起使用,用于交通工具(如汽车)的防撞,可承受多次碰撞;也能够单独使用吸能芯子,如将吸能芯子设在复合材料(如泡沫轴)的内部,即吸能芯子作为泡沫轴的芯子,与刚性内轴的泡沫轴相比,由于吸能芯子形变能够提供额外(泡沫轴自身的形变也产生吸能效果)的吸能效果,增强了泡沫轴的吸能效果,进而与人体产生更多的相互作用,促进人体肌肉及骨骼组织的运动后恢复。该结构既可以与刚性外壳的形变与反弹作用结合增强吸能效果,也可以与软性材料的可回弹形变结合增强吸能效果。该吸能结构的材质由金属或高分子聚合物组成。考虑到吸能芯子由于具有连续交错的剪刀形合页结构,使用传统铸造式成型技术较难实现,使用机械加工方式实现难度也较大,形变单元采用3D打印的方式制作。

图1.整体结构示意图

应用范围:

应用领域为安全防护技术领域,解决了现有技术中溃缩式吸能结构无法多次使用的问题。此外可应用于泡沫滚轴,在不影响整体大小的前提下提升泡沫滚轴的吸能特性。

效益分析:

2019年,全球泡沫轴市场规模达到了15亿元,预计2026年将达到31亿元,年复合增长率(CAGR)为10.7%。北美占据36%的主要市场份额,欧洲占据31%的市场份额,中国约占据33%。因此,未来泡沫轴市场潜力巨大。

泡沫轴材料有EVA和EPP,从被动按摩到电动主动,价格从几十到几百不等,利润空间巨大。诸如平面泡沫轴、浮点泡沫轴、狼牙棒泡沫轴、混合泡沫轴,电动泡沫轴等,其力学结构几乎不变,新型吸能结构在外壳内设有吸能芯子,吸能芯子与外壳均能够产生形变进行吸能,康复效果更好,如占领军警保障产品市场、高端运动产品市场、大众运动产品市场,经济效益前景显著。

图2.泡沫轴单元实物图

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