SBIR Phase I: Advanced Manufacturing of Ultra High Molecular Weight Polyethylene and Metal Hybrid Structures for Bicycle Spokes

SBIR 第一阶段:自行车辐条超高分子量聚乙烯和金属混合结构的先进制造

基本信息

  • 批准号:
    1819577
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-06-15 至 2019-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research Phase I project is for the development of an automated manufacturing process for polymeric, ultra-lightweight, bicycle spokes composed of an ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and stainless steel hybrid structure. The use of an innovative polymer-to-metal connection allows for the creation of a bicycle spoke that out-performs modern stainless steel spokes. In comparison, steel spokes are heavier, do not effectively damp road vibrations, and are more prone to fatigue related failure. The target market for this innovation is the high-end bicycle spoke market, which is valued at over $100M. The research of new polymeric materials at universities is at an all-time high. Despite this, there exists a gap in the commercialization of new materials because of the difficulty in interfacing these materials to other common construction materials, such as stainless steel. This work will contribute fundamental knowledge to and catalyze the development of processes for new advanced polymer products. It will enable the use of UHMWPE and other materials in new applications. The intellectual merit of this project is the development of an advanced manufacturing process capable of the complex manipulation necessary for the production of novel polymer-to-metal connections and integral eye splices. These types of connections are not practiced in high-volume textile manufacturing today due to the novelty of the polymer-to-metal connection and the complexity of the eye splice operation. The research objectives include validating the key steps for process automation and optimization of the UHMWPE-metal connection. The anticipated outcome of this Phase I project is a prototype automated spoke manufacturing process.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小型企业创新研究第一阶段项目是为了开发由超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)和不锈钢混合结构组成的聚合、超轻型自行车轮辐的自动化制造工艺。使用创新的聚合物与金属连接,可以创造出性能优于现代不锈钢辐条的自行车辐条。相比之下,钢辐条更重,不能有效地抑制道路振动,更容易出现与疲劳有关的故障。这项创新的目标市场是高端自行车辐条市场,该市场价值超过1亿美元。高校对新型高分子材料的研究处于历史最高水平。尽管如此,由于很难将新材料与其他常见建筑材料(如不锈钢)连接起来,新材料的商业化仍存在差距。这项工作将为新的先进聚合物产品的工艺开发贡献基础知识并促进其发展。它将使UHMWPE和其他材料能够在新的应用中使用。该项目的智力优势是开发了一种先进的制造工艺,能够进行生产新型聚合物与金属连接和整体眼接件所需的复杂操作。由于聚合物-金属连接的新颖性和眼部拼接操作的复杂性,这些类型的连接在今天的大批量纺织制造中并不实用。研究目标包括验证过程自动化的关键步骤和UHMWPE-金属连接的优化。这个第一阶段项目的预期结果是一个自动化轮辐制造过程的原型。这一奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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