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突破极限的探索者

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当《钢铁侠》托尼不仅制造出百战百胜的钢铁盔甲,而且用人工机械代替自己心脏的时候,人们似乎找到了超越人类身体极限的一种希望。

如果说,这种希望在《钢铁侠》创作的时候还是一种单纯的科幻文学,现在,人类已经取得了部分成果。

“我每天醒来都是美好的一天。即使外面不是阳光灿烂,我的生活仍然充满阳光。”直到前不久,人们在直觉上还认为,双腿截肢者不可能像Reggie Showers这样积极全面地融入生活。事实上,很少有人像Showers那样享受生活:他是两届世界摩托车直线加速赛冠军,还是飞行员、攀岩选手和获得认证的滑雪板教练。

作为双腿截肢者,Showers学会了凡事并非理所当然,他很享受由冒险、大自然还有技术组成的生活……这一切,除了来自Showers乐观的性格和坚韧的毅力,College Park Industries提供的两只非常先进的人造假足,也使得Showers能像任何其他正常人一样做事情。“我要向所有工程师、所有假肢矫形师和所有参与研制假足以使我能够外出并过上更好生活的人士致敬。”Showers说,他对这一切充满感激之情。

创造Showers这样一个奇迹的College Park Industries成立于1988年,是一家制造超级高科技假肢器官的公司。

关于College Park Industries的故事源于密歇根的一对机械工程师父子与当地一名足病医生的独特组合式合作,他们试图发明世界上有史以来最适合脚部生理结构的人工义足。梦想的激情和辛勤的付出,使得他们在当时掌握了多种复合技术,最终这个团队如愿以偿,发明出Trustep义足的雏形。经过多年的工艺改进和设计的反复优化,从解剖学而言最为精确的Trustep义足在1995面向市场出售。

与大家普遍认为的残疾赛跑者穿戴的弹力假足不同,College Park Industries关注的重点,是为用户提供全天候贴身的舒适性和支撑作用,而不管用户是穿过街道、攀岩还是与喜欢的人跳舞……显然,这比单一功能性假足难得多。

有数据表明,在美国约有170万下肢截肢者:其中,80%是由于血液流通不畅而导致的并发症、10%由于外伤、5%由于癌症或感染、5%由于是先天(出生缺陷)。由于用户的情况存在明显的差异,因此对于College Park Industries的工程技术人员来讲,最大的挑战在于:在尝试为不同类型的用户制造完美的假肢时,就不得不需要面对无数的变化因素:用户年龄多大?活跃程度如何?用户进行了何种性质的截肢?左脚、右脚还是两只脚?用户需要何种支撑?

事实上,从College Park Industries的首项创新成果Trustep假足问世开始,其就已经改变了整个行业对假足功能的认识――Trustep假足包含了40多万种可变组合,College Park的工程经理Aaron Taszreak说:“我们会考虑人的年龄、脚的大小、活动级别、影响级别……这产生了数十万种产品组合。有时候,我们会在假足设计过程中,研究十个或更多的不同概念。然后再通过改进并优化3D模型,以确保它们符合设计要求。”这也是College Park使用PTC Creo来设计产品和建立产品模型的重要原因之一。

“PTC Creo使我们能够快速将任何新概念变为上市的产品。我们提出想法或画出草图,在几天内创建3D模型,从工业设计角度审查模型,改进模型,然后设计原型……这一切都在PTC Creo中进行。”College Park的研究主管Mike Leydet说,真正推动College Park创新的动力,是College Park与最终用户的关系,而College Park之所以能够在设计上有所突破,重要原因之一,是使用了非传统的概念设计方法和设计工具。

Leydet说,在这里,工程团队可以随时与客户共享数字化3D模型或物理原型,以收集对不同概念的初始反馈。这一切,是College Park适应用户的开始,也是PTC Creo在College Park设计的开始。

从设计方案确定到具体的设计展开,PTC Creo贯穿了设计的整个过程。Taszreak说:“利用PTC Creo提供的参数化设计方法,团队可以通过尺寸、刚度和其他参数按比例调整设计方案。由于针对不同用户的每个组合的挠曲力都会改变,因此,我们可以在设计、模具和装配过程中都反映出这一点。”Taszreak认为,通过使用PTC Creo,College Park的工程师可以模拟和预测设计的3D模型中的应力和应变,而无需制造物理原型就能找出失效模式。这让通常的设计周期缩短了许多个月。

跟许多其他的工业产品的设计一样,除了使用PTC Creo参数化设计和模拟工具,College Park团队还在整个产品开发过程中使用了其他多个应用程序,诸如:测试、模具和建模设计以及制造等。但是毫无疑问,在整个过程中,PTCCreo能够与这些程序无缝联接,顺利地完成设计和制造必需的夹具、刀具和模具装配,并制造所有元件。

Taszreak说:“PTC Creo在同一个软件系列中为产品开发过程中的所有重要团队成员和角色提供了定制的应用程序。因此,在整个设计过程中,工程技术人员无需停机,也无需转换数据――从提出首个概念到全面投产,每个阶段都是无缝过渡的。”

PTC Creo帮助College Park提高了对用户的适用程度,在最近重新设计该公司的Soleus产品线时,College Park在创记录的时间内开发和推出了一种新产品。Taszreak说道:“我们总是希望快速将该产品上市,并确保它尽可能耐用和轻便。利用PTC Creo,我们优化设计以减轻重量,同时增加强度,最终,我们将重量减轻了10%,并将强度增加了40%。”

该公司最终开发出具有超高的敏捷性和耐用性的Soleus Tactical系列产品。

虽然这很重要,但显然这并不是最重要的结果。Leydet说道:“只有任何像Reggie Showers这样的人随时都能攀岩或滑雪,我们才算得上成功,而我们知道我们的产品能帮助他们做到这一点。”Leydet说:“真正推动我们创新的动力是我们与最终用户的关系。我们看到一些人努力克服截肢问题,而他们在生理和心理上都面临着一些挑战,这促使我们尽可能为他们开发最好的产品。我们想为他们提供性能优异的产品,这是以产品的卓越性及其背后的工程设计为基础的。”

文章开始介绍的双侧截肢者Reggie Showers在2003年9月7日取得在NHRA最著名最权威的比赛――印第安纳波利斯全美赛中获得了他第一个全国性比赛的胜利。由于Showers的皮衣掩饰了他的腿疾,许多赛车迷并不知道他是残疾人。在印第安纳波利斯锦标赛中,Showers说服了自己的自尊心,他想告诉全世界自己是一名被截肢者。通常语气温柔的Showers卸下了一条假腿,挥舞着它向人群高呼“这就是赢得比赛的那条腿!”Showers说,“我想让人们知道,如果你相信自己,你就可以克服任何障碍。我想说,看着我。一名双侧截肢者刚刚赢得了年度最盛大的摩托车直线竞速赛。我不能屈服于我的残疾,我不能让我的身体障碍主导我的生活。如果我觉得自己是残疾人,我就干不了这些事。”

探索的精神和勇于超越自我的热情,不仅仅适用于很多与Reggie Showers一样的人,同样也是适用于正在努力为他们提供义肢的College Park,以及正在为College Park提供帮助的PTC,和其他所有人。