Проекты

Анатомическая накладка на автомобильное сиденье

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «3D-моделирование, 3D-печать и VR/AR-технологии»

Направление работы: 3D-моделирование
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1506
Предметы: Математика, Биология, Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В наше время люди ведут сидячий образ жизни, и это сильно сказывается на состоянии их позвоночника и в целом на здоровье. Одним из негативно воздействующих факторов на позвоночник является вождение автомобиля. Во-первых, люди проводят очень много времени за рулём в неестественном положении для позвоночника. Во-вторых, во многих автомобилях, с точки зрения медицины, сиденья сконструированы неправильно, и, соответственно, это отрицательно сказывается на организме.

Правильно смоделированная конструкция и форма накладки на сидения в автомобилях позволит людям снизить нагрузку на позвоночник и улучшить работу внутренних органов. Также за счёт правильной осанки улучшаются мышление и реакция, что просто необходимо при вождении автомобиля.

Цели

Спроектировать анатомическую накладку на водительское сиденье для автомобиля.

Задачи

  1. Изучить программы для моделирования. (Fusion 360).
  2. Изучить строение позвоночника и его функций.
  3. Изучить устройство сидений в автомобилях.
  4. Спроектировать эргономически правильную накладку на автомобильное сидение.
  5. Моделировать накладку в Fusion 360.
  6. Распечатать на 3D-принтере и собрать модель.
  7. Сделать вывод по улучшению качества продукции

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • 3D-принтер
  • Швейная машинка
  • Компьютер
  • Программа Autodesk Fusion 360

Описание этапов

Авторы изучили медицинскую и техническую литературу для проектирования анатомически правильной формы накладки, которую затем смоделировали в программе Fusion 360. После чего с помощью 3D-принтера были распечатаны 4 лекала и основание, которые потом были склеены, и промежутки между ними заполнены строительной пеной. Кроме того, основание модели было утяжелено с помощью картона, благодаря чему надобность в дополнительных крепежах модели на автомобильное кресло исчезла. Затем полученная конструкция была обклеена жёстким картоном, для неё был сшит чехол из водонепроницаемой и износостойкой ткани. После чего авторы провели испытания полученного образца.

Результаты работы/выводы

В рамках проекта была разработана анатомическая накладка на автомобильное сиденье, технологичная и недорогая в массовом производстве (стоимость пилотного образца составила 700 рублей). Накладка подходит для любых типов автомобилей и автомобильных сидений, обладает небольшим весом, поэтому легко переносится.

Накладка обеспечивает правильную осанку во время вождения автомобиля, при которой внутренние органы не давят на сердце. Это снижает вероятность сердечного приступа при длительных поездках. Благодаря правильному положению позвоночника кровь свободно циркулирует в организме, что способствует повышению концентрации внимания и предотвращает автомобильные аварии.

Для более полного соответствия длине туловища человека спроектирован размерный (ростовой) ряд накладок (пилотный образец подходит для людей с ростом, находящимся в диапазоне от 150 до 170 см). Также было выяснено, что для предельных значений веса человека целесообразно создание дополнительных весовых вариаций накладки, например, при весе более 120 кг требуется более жёсткая деформируемая вставка спроектированной накладки.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем планируется разработать технологию для массового производства, для этого может потребоваться сотрудничество с конструкторскими бюро или проектировочными отделами автоконцернов. При массовом использовании анатомических накладок на автомобильное сиденье проблемы с позвоночником не будут проявляться у более чем 300 млн автомобилистов.

Дальнейшим развитием проекта может быть встраивание технологии, используемой в накладке, в автомобильные сиденья. В настоящее время в сидениях используется только поддержка поясничного отдела, в некоторых случаях имеющая регулировки по высоте и интенсивности. Этого недостаточно, так как для правильной осанки необходима одновременная поддержка трёх зон (крестцовый, поясничный и лопаточный отделы).

Также за счёт нашего проекта будет уменьшаться количество автомобильных аварий, что позволит не только спасти жизни большому количеству людей, но и уменьшить затраты нашего государства, связанные с автомобильными авариями (в ходе исследований было выяснено, что затраты нашего государства, связанные с автомобильными авариями из-за усталости, составляют более 150 млрд рублей в год).

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

XXX Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» – диплом II степени