Esplorazione formale

Partendo dalle ricerche effettuate sul mer- cato di riferimento e dal layout dimensio- nale illustrato, è cominciata la fase di identi- ficazione degli aspetti formali e realizzativi del progetto.

In particolare, nell’analizzare le varie tipol- ogie di carrozzina, una tipologia partico- lare è risultata essere compatibile con le premesse effettuate in precedenza. Si tratta di un modello prodotto dall’azien- da inglese Trekinetic, che si basa sull’in- versione della grandezza delle ruote tipica

di una sedia a rotelle standard e su un concetto già presentato in questa ricerca, quello di monoscocca.

La Trekinetic ha trasportato il concetto di monoscocca tipico delle auto da Formula 1 nel mondo degli ausili per disabili, utilizzan- do anche gli stessi materiali, i compositi, per progettare una struttura che eliminasse l’intreccio classico di profili metallici, ma ri- unisse tutte le funzionalità e le connessioni meccaniche necessarie al funzionamen- to della carrozzina in un unico elemento portante, che fungesse anche da sedile per l’utente.

In questo modo le dimensioni risultano ridotte al minimo, e la manovrabilità del mezzo viene amplificata all’ennesima potenza, grazie all’azione diretta dell’utente sulle suote di maggiori dimensioni.

Tuttavia, se il concetto è oggettivamente innovativo, gli utenti hanno riscontrato la perdita di un’azione di fondamentale importanza per superare gli ostacoli che l’ambiente spesso oppone loro: la capacità di sollevamento delle ruote anteriori.

Per questo motivo, la disposizione delle ruote è stata scartata, in quanto limita in modo importante l’autonomia dell’utente, alla base del ragionamento progettuale. Il concetto di monoscocca però, è risul- tato particolarmente interessante, poichè permette di ottenere forme complesse, adattate a funzionalità differenti, oltre a integrare all’interno di un unico componen- te tutte quelle caratteristiche funzionali che richiedono connessioni meccaniche, ad esempio, quelle dei sistemi di ammortiz- zazione.

Di conseguenza, è stato formulato un con- cept formale iniziale, che riuscisse a garan- tire le due modalità richieste, utilizzando la monoscocca come base del progetto. Prendendo spunto dai leveraggi di am- mortizzazione presenti nelle biciclette da mountain bike da competizione, è stata formulata un’ipotesi di struttura regolabile in altezza ed inclinazione.

I leveraggi dei forcelloni in questo ambito devono resistere a solecitazioni importanti, e la loro conformazione è testata per es-

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sere il massimo della funzionalità possibile per lo scopo.

Seguendo questa linea, è stata ipotizzata una struttura che si basa su tre elementi portanti che sorreggono la monoscocca, supportati da due elementi di ammortiz- zazione responsabili dell’abbassamento dell’intera carrozzina.

In questo sistema, i due elementi laterali supportano il movimento delle ruote poste- riori, mentre l’elemento centrale si occupa di movimentare le ruote anteriori in maniera solidale con il poggiapiedi.

Per quanto riguarda la monoscocca, che si occupa di accogliere l’utente, la costruzione composita in carbonio è stata abbandonata, in quanto la tecnologia di produzione di elementi in fibra di carbonio è tutt’ora ancora gestita in modo maggior- mente manuale, di conseguenza realiz- zare un componente che integri tutte le connessioni con le strutture di supporto al

suo interno richiederebbe un costo molto alto, sebbene risulterebbe leggero e molto prestazionale.

L’intento è quello di realizzare lo stesso componente monolitico, ma utilizzando una tecnologia produttiva più vicina ad un’idea di produzione seriale classica, che possa comunque garantire le stesse funzionalità e la stessa libertà formale di un componente in fibra di carbonio.

In aggiunta, a questo concetto va unito un secondo, che è quello alla base dei sedili sportivi.

Questi hanno il compito di contenere adeguatamente il pilota durante la guida, e di offrire un livello di comfort adatto allo scopo, il che solitamente significa un livello di comodità molto basso.

Questo non può essere applicato ad un prodotto destinato a utenti che sono costretti in una posizione statica per tutto il giorno, di conseguenza la conformazione

della seduta deve essere la meno invasiva possibile, e deve essere in grado di adat- tarsi all’anatomia di chi la utilizza.

In sostanza, il concetto è quello di una seduta elastica, deformabile ma che offra comunque un ottimo supporto laterale nelle fasi più concitate della guida, e questa riflessione influenza anche il diseg- no della struttura monolitica della seduta, che dovrà essere una sorta di “nastro” che sostiene il tessuto.

Nel supporto interno imbottito, è stata inoltre immaginata una serie di rinforzi in materiale plastico che danno solidità alla parte interna e proteggono ulteriormente l’occupante, realizzati seguendo la costruz- ione delle protezioni motociclistiche. L’ultima caratteristica curata, è quella dell’integrazione di un sistema di fissaggio della sedia a rotelle all’interno della vettura, per evitare l’adattamento di sistemi after- market difficili da inserire nel contesto del

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progetto del veicolo, che avrebbero influen- zato la libertà formale e funzionale.

4. Sedile

La struttura principale della carrozzina è composta da un unico elemento proget- tato secondo la struttura di uno scatolato aperto, con numerose nervature di rinforzo trasversali.

All’interno della struttura del componente, in fase di produzione, vengono inserite diverse piastre di fissaggio, secondo la tecnica del co-stampaggio.

Frontalmente, al centro è stata inserita la piastra relativa all’ammortizzatore anteri- ore sul quale si fissa il braccetto centrale, lateralmente sono stati posizionati quattro elementi realizzati in fusione.

Due di questi alloggiano i due bracci later- ali, dedicati alle ruote posteriori, e ne con- sentono il fissaggio e la movimentazione. In posizione frontale a questi ultimi, sono presenti altri due elementi realizzati in fusi- one, che si occupano di fornire i perni dai quali fissare la carrozzina alla vettura. Nella parte posteriore della monoscocca, lateralmente sono state inserite le piastre di sostegno degli attuatori elettrici posteriori, mentre centralmente è alloggiata la pias- tra principale che si occupa di sostenere e permettere il movimento del braccio di sostegno centrale.

Il materiale utilizzato per la monoscocca è un materiale polimerico composito a fibra corta di poliammide, che ne rinforza la struttura ma non risulta orientata direzi- onalmente, il che ne permette l’uso nello stampaggio ad iniezione.

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6. Bracci

I bracci di sostegno della carrozzina sono stati disegnati eseguendo un rapido pro- cesso di ottimizzazione topologica, utiliz- zando le forze statiche in gioco all’interno della sedia a rotelle.

Il design space del braccetto laterale è stato importato all’interno di Inspire. Nell’impostazione del processo di ottimiz- zazione, oltre ad impostare il materiale e la simmetria, viene impostata la direzione di stampaggio, in quanto anche questi ele- menti verranno realizzati secondo questa tecnica produttiva.

Vengono inoltre impostate le proprietà meccaniche del polimero usato

Nell’impostare i vincoli, vengono utilizzati i fori di fissaggio alla monoscocca, impo- stando i gradi di libertà di conseguenza con la movimentazione, inserendo una rotazione nella parte superiore del brac- cetto e uno spostamento verticale dalla parte dell’attacco al mozzo ruota: in questo punto viene applicata una forza di 500 N, che flette il componente.

Nel menù di impostazione dell’ottimizzazi- one vengono lasciati i valori di default, e si procede all’esecuzione dell’ottimizzazione.