UConn Engineering Seniors bauen eine bessere Rampe

Dec 06, 2023

27. April 2023 | Jaclyn Severance

„Immer wenn ich an einer Rampe angerufen habe, habe ich gesagt, dass es ein Problem gibt, Rampen zu bekommen.“ Was ich hörte war: „Ja, nicht wahr?“

UConn-Maschinenbaustudenten (von links) Leila Awad, Kaley Luk, Eddy Ramos und Patrick Miconi arbeiten am Prototyp ihres Projekts für den Senior Design Demonstration Day – eine erschwingliche, ADA-konforme, nachhaltig produzierte und einfach zu montierende Barrierefreiheitsrampe. in der Innovation Zone im Peter J. Werth Residence Tower am 14. April 2023. (Sydney Herdle/UConn Photo)

Eddy Ramos interessiert sich sehr für Design und Fertigung.

Kaley Luk ist eine Öko-Kapitänin mit einer Leidenschaft für Nachhaltigkeit.

Patrick Miconi hat Freude daran, mit seinen Händen zu arbeiten.

Und Leila Awad hofft, eines Tages im Projektmanagement arbeiten zu können.

Diese vier UConn-Absolventen, die alle auf ihren Abschluss an der UConn School of Engineering im Mai dieses Jahres hinarbeiten, kannten sich nicht wirklich, als sie ausgewählt wurden, im Herbstsemester 2022 als Team an ihrem Senior-Design-Projekt zusammenzuarbeiten.

Aber die Aufgabe, die ihnen für den Abschluss ihres Studiums gestellt wurde, war die, die sie alle – und die meisten ihrer Maschinenbau-Klassenkameraden – wirklich wollten: das Rampenprojekt.

„Es war für alle die Nummer eins“, sagt Luk.

„Das war eigentlich das Top-Projekt, das sich unsere Senior-Design-Klasse gewünscht hat“, stimmt Awad zu.

Senior Design ist ein Markenzeichen der Bachelor-Studiengänge der School of Engineering. Der zweisemestrige Kurs, eine Abschlussvoraussetzung, bindet Studierende als Teams ein, die für die Industrie und private Sponsoren an der Lösung realer technischer Probleme arbeiten.

Die Studierenden lernen und erleben die Bedeutung von Zeitplänen, Kommunikation, Budgetbeschränkungen, Zielsetzung, Leistungen, Kundenerwartungen und der Lösung von Problemen – wie zum Beispiel dem Problem, wie man eine bessere, erschwingliche, nachhaltige und modulare Barrierefreiheitsrampe baut.

Das Projekt

Bill Wiggin weiß viel über das Lösen von Problemen. Er hat in seinem Leben einige interessante Dinge getan: Politiker und Pfarrer in Connecticut beraten, Unternehmen gegründet und verkauft, Probleme identifiziert und dann Lösungen gefunden haben.

„Ich war nie traditionell“, sagt er. „Ich war immer einzigartig in dem, was ich getan habe, im Guten wie im Schlechten.“

Vor einigen Jahren, nachdem bei Wiggin Krebs diagnostiziert worden war, wurde jemand in seinem Umfeld behindert. Ihnen beiden zuliebe begann Wiggin, über ihre möglichen zukünftigen Mobilitätsbedürfnisse nachzudenken und Vorkehrungen für Hilfe und die Zugänglichkeit zu Hause zu treffen.

Aber obwohl er ein Leben lang Kontakte hatte und weitaus vertrauter mit der Arbeitsweise der Landesregierung war als die meisten durchschnittlichen Einwohner Connecticuts, machte ihm ein hartnäckiges Problem Sorgen: wie er an eine Rampe kommt.

„Der oberste Gedanke bei der Gesundheitsversorgung in Connecticut besteht darin, die Menschen so lange wie möglich in ihren Häusern zu halten“, sagt Wiggin. „Nun, es scheint mir, dass die erste Überlegung sein sollte, ob sie in ihre Häuser gelangen können? Im Bundesstaat Connecticut gibt es all diese Prozesse – Büroprozesse, Anträge – klare Wege zu allen möglichen Entscheidungen jeder Art, bis hin zu …“ das Geländer für die Badewanne und all diese Dinge, die auf den Anträgen deutlich gekennzeichnet sind und die man leicht bekommen kann. Es gibt keinen klaren Weg, eine Rampe zu bekommen.“

Eine schnelle Suche im Internet führt zu Dutzenden privater Unternehmen, die verschiedene Arten von Rollstuhl- und Barriererampen verkaufen, aber tatsächlich ist es nicht immer so einfach, eine solche zu bekommen.

„Ich habe angerufen und gesagt, ich brauche ein Geländer in meinem Badezimmer. Wissen Sie, was die Antwort war? ‚Okay. Füllen Sie das aus, unterschreiben Sie das. Was auch immer es war. Sie haben es verstanden‘“, erklärt Wiggin. „Immer wenn ich an einer Rampe anrief, sagte ich, dass es ein Problem gibt, Rampen zu bekommen. Was ich hörte war: ‚Ja, gibt es das nicht?‘“

Einige Rampen auf dem Markt sind tragbar, andere sind für die dauerhafte Installation im Freien gedacht, beispielsweise im Eingangsbereich eines Hauses. Die meisten dauerhaften Rampen bestehen aus Aluminium, dessen Herstellung kompliziert ist, oder aus Holz, das sich im Klima von Connecticut verschlechtert und mit der Zeit repariert werden muss.

Permanente Rampen können Tausende von Dollar kosten, und die meisten sind komplex in der Konstruktion und erfordern zusätzlich zum Kaufpreis eine professionelle Installation. Für Menschen, die mit hohen Arztrechnungen, eingeschränkter Mobilität oder einem festen Einkommen zu kämpfen haben, kann die Installation einer Rampe bei sich zu Hause eine einzigartige Herausforderung sein.

„Wenn Sie auf die Website von Connecticut gehen und nachsehen, wie Sie sich eine Rampe leisten können, werden Sie zu mehreren gemeinnützigen Organisationen weitergeleitet“, sagt Edith Barrett, emeritierte Professorin an der School of Public Policy der UConn. „Ich habe mit mehreren von ihnen gesprochen, und sie geben Ihnen zinsgünstige Kredite, aber sie vergeben keine kostenlosen Rampen. Nur wenn Sie ein Veteran sind, und Medicare wird einen Teil zahlen, aber sie sind es.“ Ich werde nicht viel bezahlen. Für Leute, die kurz davor stehen, sich nicht zu qualifizieren, ist es eine Menge Geld, wenn sie tausend Dollar für eine Rampe aufbringen müssen.“

Barrett lernte Wiggin im Jahr 2021 kennen, als er einen Kurs besuchte, den sie an der UConn Hartford über Sozialpolitik unterrichtete. Sie sprachen über sein Rampendilemma und darüber, wie er damals darüber nachdachte, sich an die Generalversammlung von Connecticut zu wenden, um zu versuchen, eine neue Richtlinie zu entwickeln, die Menschen, die barrierefreie Rampen erhalten möchten, mehr Optionen bieten würde.

„So fing alles an und so kam ich dazu“, sagt Barrett. „Mal sehen, ob wir nicht zur Legislative gehen und eine Politik schaffen können, in der die staatliche Legislative Menschen mit geringerem Einkommen dabei hilft, sich Rampen zu leisten.“

Aber was als reines Gespräch über Politik begann, hat seit diesen frühen Gesprächen ein Eigenleben entwickelt.

„Wir haben über die Erschwinglichkeit von Rampen im Allgemeinen gesprochen“, sagt sie, „und wir haben ein Brainstorming durchgeführt. Ich sagte: Kennst du diese Spielplätze für Kinder, die aus hochdichtem Kunststoff bestehen? Ich frage mich, ob wir einen Rollstuhl bauen könnten.“ Rampe aus hochdichtem Kunststoff. Dann wäre sie recycelbar, sie würde recycelt werden, sie wäre nachhaltig und sie könnte erschwinglich sein. Und Bill sagte: Na ja, wie wäre es, wenn wir es wie Legos machen würden, die man einfach hinstellen kann? es zusammen? Und das ist das Brainstorming, das wir den Studenten an der UConn vermittelt haben.“

Das Lieferbare

Barrett und Wiggin brachten ihre Idee einer Rampe aus recyceltem Kunststoff im Sommer 2022 den Fakultätsleitern des Senior Design des Maschinenbaus vor. Das Projekt wurde in das Programm – es wird vom College of Liberal Arts and Sciences über Barretts Fakultätsentwicklungsfonds unterstützt – und den Studenten aufgenommen Das Team wurde zugewiesen und machte sich im Herbst an die Arbeit.

„Unser Ziel ist es, einen Prototyp einer barrierefreien Rampe zu entwerfen und zu bauen, der erschwinglich und modular ist und bei dem der Schwerpunkt auf der Konstruktion aus recycelten Materialien liegt“, erklärt Ramos.

Der Entwurf musste auch den Rampenanforderungen entsprechen, die im Federal Americans with Disabilities Act (ADA) festgelegt sind, der entsprechende Anforderungen an Neigung, Steigung, Breite, Länge, Kante, Handlauf und Landung von Rampen festlegt.

Sie verbrachten das Herbstsemester damit, bestehende Rampen zu erforschen und mit ihrem anfänglichen, modularen Design zu beginnen, wobei jedes Mitglied des Teams einen Beitrag zum Design selbst leistete und daran mitarbeitete, aber auch seine eigenen persönlichen Stärken einbrachte.

Awad hat dabei geholfen, Besprechungen zu organisieren und das Team auf dem Laufenden zu halten. Gleichzeitig hat er zum Entwurf beigetragen und an einer Finite-Elemente-Analyse (FEA) für das Projekt gearbeitet, mit der analysiert wird, wie ein Entwurf unter realen Bedingungen reagiert, wenn Probleme wie z. B. gelöst werden Heizung und Kühlung, Vibration, strukturelle Unterstützung und Wasserfluss.

„Jeder bringt seine eigene Expertise in die Gruppe ein“, sagt sie.

Luk, dem Nachhaltigkeit sehr am Herzen liegt, konzentrierte sich darauf, wie sein Projekt besser für die Umwelt sein könnte als andere Rampenoptionen. Sie interessiert sich auch für Design und hat am endgültigen Konzept für die Handläufe der Rampe mitgewirkt und wurde zur sachkundigen Ansprechpartnerin des Teams für die Einhaltung der ADA-Anforderungen.

„Ich hüpfe dorthin, wo ich gebraucht werde“, sagt Luk. „Ich behalte die ADA im Auge. Bei der Landung wäre uns fast ein großer Fehler unterlaufen. Mir ist aufgefallen, dass die Größe irgendwie nicht stimmte, und es stellte sich heraus, dass es fast zu klein sein würde. Zum Glück haben wir das bemerkt.“ "

Während sowohl Miconi als auch Ramos anfangs beide an der Modellierung des Designkonzepts des Teams arbeiteten, übernahm Ramos die Führung, während das Projekt von den ersten Gedanken bis zur tatsächlichen Optimierung ihres Konzepts schritt.

„Es ist viel schwieriger, ganz grundlegende Dinge zu tun, als sich die Leute vorstellen können“, sagt Ramos. „Zumindest auf den ersten Blick scheinen die Formen unseres Designs sehr einfach zu sein. Sie sind nicht unglaublich komplex. Wir bauen hier keinen Flugzeugmotor, also gibt es nicht viele verschiedene Splines und komplexe Geometrien. Aber Es ist immer noch schwierig zu konstruieren, dann zusammenzubauen und dann von diesem Punkt an zu optimieren und dann umzugestalten, neu aufzubauen und wieder zusammenzubauen.“

Miconi, der Erfahrung in der Metallbearbeitung und im Bauwesen hat, übernahm die Hauptrolle beim Bau des physischen Prototyps des Teams im dritten Maßstab. Für Miconi, der als Kind mit einer Behinderung lebte, ist das Projekt auch zutiefst persönlich.

„Ich wechselte vom Rollstuhl zum Rollator, von Krücken zu Beinschienen“, sagt er, „und während ich behindert war und im Rollstuhl saß, hatte ich das Gefühl, dass ich nicht so unabhängig sein konnte, wie ich wollte, weil ich so viel Hilfe brauchte.“ Ich hatte großes Glück, dass meine Eltern mich immer unterstützen konnten, wenn ich körperliche Hilfe brauchte, aber nicht jeder hat diese und Rampen sind teuer.

„Es ist also ein sehr persönlicher Grund, warum ich möchte, dass diese billiger sind. Auch wenn es für die Menschen nur eine vorübergehende Sache ist, wie es für mich der Fall war, ist es glücklicherweise etwas, das sich die Menschen leisten können, um ihre Lebensqualität zu sichern.“

Im Herbst begann das Team außerdem mit der Recherche und Beschaffung von Materialoptionen, was sich als schwierig erwies, da Probleme in der Lieferkette Ende 2022 die Bestellung des recycelten Schnittholzes aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) erschwerten, das sie verwenden wollten. Sie entschieden sich schließlich für die Verwendung eines nachhaltigen HDPE-Glasfaserholzes, das aus recycelten Milchkännchen und Waschmittelbehältern hergestellt wurde, als Hauptmaterial.

Ihr endgültiges Design basiert auf einem Aluminiumwinkel, der als Rahmen für die Träger und Handlaufabschnitte fungiert. Diese sind austauschbar und optimiert, um die Teile mithilfe einfacher Schrauben miteinander zu verbinden. Die Universalität der Teile erleichtert nicht nur die Herstellung, erklären die Studenten, sondern trägt auch dazu bei, dass die Rampe individuell an das Zuhause, die Tür und den Garten jeder Person angepasst werden kann.

„Das ist Teil des Modularitätsaspekts“, sagt Ramos. „Wir möchten, dass Sie sagen können: Nun, ich kann nicht richtig gehen, weil die Konfiguration meines Hauses das nicht zulässt. Ich muss ein Hindernis überwinden – vielleicht steht mir ein Baum im Weg – und ich möchte in diesem Szenario in der Lage sein, nach links zu gehen, oder ich muss geradeaus gehen. Das können Sie tun. Sie beginnen einfach damit, Ihre anderen Laufabschnitte in der von Ihnen benötigten Konfiguration zu verbinden, und tun dies Stück für Stück -Stück, das jeden Abschnitt mit einem anderen Abschnitt verbindet.

„Der letzte Weg, den ich den Sponsoren vorschlagen würde, wie sie unser barrierefreies Rampendesign tatsächlich verkaufen sollten, besteht darin, es abschnittsweise zu verkaufen, und nicht als ganzes barrierefreies Rampenset“, fügt Awad hinzu, „weil jedes Haus sehr einzigartig ist.“

Darüber hinaus wiegt jedes einzelne Teil der Rampe weniger als 30 Pfund – eine weitere wichtige Anforderung an das Design.

„Ein Hauptziel unserer Montage besteht darin, dass sie es vielleicht nicht selbst zusammenbauen können, aber sie können den Highschool-Schüler von nebenan engagieren“, sagt Miconi. „Das Design entspricht Ikea-Niveau und lässt sich daher relativ einfach zusammenbauen.“

Die Zukunft

Die Ingenieurstudenten werden ihr Projekt zusammen mit anderen Senior-Design-Teams am 28. April beim jährlichen Demonstrationstag der School of Engineering vorstellen. Während sie sich in diesen beiden Semestern alle paar Wochen mit Barrett und Wiggin über ihre Fortschritte getroffen haben, wird der Demo Day das erste Mal sein, dass die Projektsponsoren den tatsächlichen Prototypen persönlich sehen können.

„Ich denke, sie haben sich wirklich all die Dinge zu Herzen genommen, die wir gesagt haben, dass wir wollen, dass es etwas ist, das Sie oder ich zusammenstellen können – jeder, der einen Ikea-Schreibtisch zusammenstellen könnte, kann diese Rampe zusammenbauen.“ ", sagt Barrett. „Wir möchten, dass die Stücke nicht sehr schwer sind, deshalb haben sie darauf geachtet. Wir wollen so viel recyceltes Material wie möglich, also haben sie darauf geachtet.“

Für Wiggin war die Zusammenarbeit mit den Studenten „mehr als wunderbar“.

„Es ist anregend“, sagt er. „Es ist lebensspendend. Es ist wie eine Starthilfe. Ihr Wunsch, Gutes zu tun, die Welt zum Besseren zu verändern, und dass ich dazu beitragen kann, ihnen diese Chance zu bieten, besser kann das Leben nicht sein. Es.“ wirklich nicht.

Für Wiggin und Barrett markiert der Demo Day auch einen weiteren Schritt in dem Prozess, Rampen für die Bewohner von Connecticut, die sie benötigen, zugänglicher und erschwinglicher zu machen. Sie planen immer noch, ihre Initiative beim Landtag zu ergreifen, und sie gründen eine gemeinnützige 501(c)(3)-Organisation namens „The Earth Friendly Project“, mit der sie öffentlich-private Partnerschaften nutzen wollen, um Rampen zu bekommen an diejenigen, die sie brauchen, aber auch um dabei zu helfen, die von UConn-Studenten entworfene Rampe – die sie Eco Entry nennen – in die Realität umzusetzen.

„Wir wollten nie, dass dies unternehmerisch ist“, sagt Barrett. „Das war nie unsere Absicht. Unsere Absicht war immer, Rampen für Menschen mit geringerem Einkommen zugänglich zu machen“, was aus politischer Sicht sinnvoll ist.

„Es liegt im besten Interesse des Staates, den Menschen zu helfen, in ihren Häusern zu bleiben“, sagt sie. „Für die Menschen ist es am günstigsten, wenn sie in ihrem Zuhause bleiben können. Sie müssen nicht in die Pflege gehen. Sie müssen nicht in die Pflege für betreutes Wohnen gehen. Je länger sie in ihren Häusern bleiben können, desto günstiger ist es für alle und.“ desto besser ist die Lebensqualität für den Einzelnen.“

„Wir wollen ganz anders sein“, sagt Wiggin. „Wir müssen anders sein, um das nach Hause zu bringen. Ich möchte den Vertriebsprozess neu konzeptualisieren – ich möchte auf jeder Ebene neu konzeptualisieren. Ich möchte die letzte Meile völlig neu konzeptualisieren, weil ich nicht „Ich glaube nicht, dass es dazu eine gibt. Ich möchte sie bauen und die Art und Weise, wie eine Rampe gestaltet ist, neu konzipieren.“

Auch wenn die vier Mitglieder des Studententeams nicht daran denken, ein Unternehmen zu gründen oder mit der Herstellung ihres Rampendesigns selbst zu beginnen, hoffen sie, dass ihre Arbeit ein Ausgangspunkt für ein zukünftiges Senior-Design-Team sein wird, um noch weiter zu optimieren – oder für Wiggin und Barrett bringen ihr bestehendes Design auf die nächste Stufe.

„Ich weiß, dass die Unabhängigkeit ein großes Problem für Menschen in der Behindertengemeinschaft ist“, sagt Miconi. „Oft haben sie das Gefühl, dass ihnen aufgrund ihrer Behinderung ihre Unabhängigkeit in gewissem Maße genommen wurde. Wir möchten mit dieser Rampe sicherstellen, dass dies zumindest für einige Aspekte ihres Lebens geschieht, die von ihrer Behinderung betroffen sind.“ , sie haben immer noch diese Unabhängigkeit.

Sie waren sich jedoch alle einig, dass die Teamerfahrung – von der Zusammenarbeit über die Problemlösung bis hin zur Integration von Nachhaltigkeit in ihre Modellierung – dazu beigetragen hat, sie auf die nächste Phase ihres Lebens vorzubereiten, während sie sich auf den Abschluss und den Eintritt in die Welt als die nächsten freuen Generation von Maschinenbauingenieuren.

„Eines der Dinge, die ich von Senior Design gelernt habe, ist die Fähigkeit, wieder auf die Beine zu kommen, in dem Sinne, dass ich, wenn ich auf ein Problem stoße, jetzt in der Lage bin, so zu denken, dass dieses Problem nicht das Ende ist.“ alles“, sagt Awad. „Es kann Lösungen geben. Es verschafft uns bereits einen Vorsprung darin, in einer technischen Denkweise zu denken.“

Die Türen zum Senior Design Demonstration Day 2023 der School of Engineering werden am Freitag, den 28. April, um 13:00 Uhr im Gampel Pavilion in Storrs geöffnet. Weitere Informationen zum Demo Day und zu Senior Design bei UConn finden Sie unter seniordesignday.engr.uconn.edu.

Für weitere Informationen zum Earth Friendly Project und seinen Eco Entry-Rampen wenden Sie sich bitte an Bill Wiggin unter [email protected].