Numerical and experimental evaluation of a novel roller skate platform

Abstract

The main objective of this work is the development of an innovative concept of a roller skate platform, intended for the practice of the sport of roller hockey.Compared to other existing models, the platform that was developed using additive manufacturing techniques, is lighter and also able to support various load scenarios. In order to appeal to existing and new users of the sport, the structure was designed to be more cost-effective.In the process of creating the platform, a Computer Aided Design (CAD) tool was used to model the innovative structure. This platform proposal was validated through the use of the finite element method (FEM), by simulating some tests described in the standard EN 13899:2003. This new platform structure was created in conformity with an existing roller skate platform, being the remaining components disassembled from the latter and, subsequently, assembled on the new platform and used in the experimental tests.Therefore, the resulting prototype was manufactured and experimentally tested. The results were acquired using a strain gauge and were recorded, and used, to compare and validate the numerical models. The prototype failed during one of the experimental tests, but enough data was collected to produce several conclusions.The final platform model requires some changes. However, this concept showed a great potential and could work properly after the suggested modifications.Roller skate, Additive manufacturing, Computer Assisted Design, Finite Element Analysis, Data Acquisition

O objetivo principal deste trabalho consiste no desenvolvimento de um conceito inovador de uma plataforma de patins, destinada à prática da modalidade de hóquei em patins.Comparativamente a outros modelos já existentes, a plataforma que se desenvolveu com recurso a técnicas de fabrico aditivo, é mais leve sendo igualmente apta de suportar diversos cenários de carga. De modo a apelar à sua utilização, por parte dos já existentes e novos praticantes deste desporto, a estrutura foi concebida para ter um custo mais baixo.No processo de criação da plataforma, utilizou-se uma ferramenta de Desenho Assistido por Computador (CAD) para modelar a estrutura inovadora. Tal proposta de plataforma foi validada através do recurso ao método dos elementos finitos (MEF), pela simulação de alguns ensaios descritos na norma EN 13899:2003. Esta nova estrutura de plataforma criou-se em conformidade com uma plataforma de patins já existente, sendo os restantes componentes desmontados desta e, posteriormente, montados na nova plataforma e utilizados nos testes experimentais.Portanto, foi manufaturado e ensaiado experimentalmente o protótipo resultante do referido desenvolvimento. Os resultados, foram adquiridos com recurso a um extensómetro, registados e utilizados para comparar, e validar, os modelos numéricos. O protótipo falhou durante um dos testes experimentais, mas foram recolhidos dados suficientes para produzir diversas conclusões.O modelo de plataforma final carece de algumas alterações. No entanto, este conceito revelou bastante potencial e poderia funcionar corretamente após as modificações sugeridas.