Rafknúnir hjólastólar eða hjólastólar eru hannaðir fyrir aldraða eða fatlaða. Með framþróun tækni og breyttum þörfum notendahópa fyrir hjólastóla og rafmagnshjólastóla er léttleiki hjólastóla og rafmagnshjólastóla orðin mikil þróun. Álblöndur úr títan álblöndu, sem notaðar eru í flugvélum, eru smám saman að verða vinsælli. Nú eru léttari kolefnisþráðarefni smám saman notuð í hjólastólaiðnaðinum.

Til að mæta fjölbreyttum þörfum fatlaðs fólks í daglegu lífi og ferðalögum er í auknum mæli verið að leitast við að hanna og framleiða hjólastóla með léttum, fjölnota, snjalla og mannúðlega hönnun. Hins vegar verður að tryggja þægindi, öryggi og vellíðan hjólastóla á áhrifaríkan hátt. Létt þyngd, mikill styrkur, tæringarþol og góð höggdeyfing eru helstu atriðin við val á efni fyrir hjólastóla.

Hinnléttari þyngd hjólastólsins, því minni er viðnámið. Það byggir í grundvallaratriðum á mannafla umönnunaraðila eða hjólastólanotanda til að láta hann hreyfast. Því léttari sem hjólastóllinn er, því minni byrði verður á notandanum, sérstaklega fyrir notandann sjálfan, sem aðallega er stjórnað af styrk efri hluta líkamans. Þegar hjólastóllinn er léttari er byrðin á axlir og úlnliði notandans ekki eins mikil, sem hefur mikla þýðingu fyrir sjúklinginn. Jafnvel rafmagnshjólastóll hefur takmarkaða rafhlöðugetu. Því léttari sem hjólastóllinn sjálfur er, því lengri endingartími rafhlöðunnar.

Hvers vegna þarf efni í hjólastólum að vera mjög sterkt? Eins og áður hefur komið fram krefst flækjustigs og sveigjanleika hreyfingarkerfis hjólastólsins þess að efnið í hjólastólnum sjálfum nái ákveðnum styrk. Þegar styrkurinn er tryggður er hægt að draga úr þyngd efnisins með sömu vélrænu afköstakröfum og þannig ná fram léttleika hjólastólsins.

Ekki er hægt að hunsa tæringarþol hjólastólaefna. Flest affólk í hjólastólhafa lélega sjálfsumönnunargetu og lífeðlisfræðileg vandamál eins og þvagleki koma upp öðru hvoru. Stundum verða þeir einnig fyrir mengun eða rofi frá sumum lyfjum. Flestir hjólastólar eru notaðir utandyra og verða fyrir útfjólubláum geislum. Þegar þeir verða fyrir rigningu eða eru notaðir til skiptis í umhverfi með hátt og lágt hitastig eru efni með lélega tæringarþol viðkvæm fyrir ryði og yfirborðsoxun, sem hefur áhrif á stöðugleika og fegurð hjólastólagrindarinnar.

Til að ná markmiðum um léttleika, þægindi, þægindi og tæringarþol verða hjólastólar að byrja með efnunum. Eftir ára þróun hafa efnin sem eru fáanleg fyrir hjólastóla orðið sífellt algengari, allt frá upphaflegu stálrörgrindinni til ýmissa efna eins og álblöndu, títanblöndu, magnesíumblöndu, kolefnisþráða og annarra samsettra efna.

Þó að stál hafi þroskaða tækni í framleiðsluferlinu og lágan kostnað, getur það ekki uppfyllt miklar kröfur fólks um léttleika. Þó að ál sé tiltölulega létt, þarf samt að setja það saman með suðu eða nítingum, og hönnunarkröfur ofurléttra hjólastóla eru eins léttar og mögulegt er en viðhalda samt sem áður burðarþoli rammans.

Samsett efni úr koltrefjum hafa lága eðlisþyngd, mikinn sértækan styrk, góða tæringarþol og þreytuþol og geta einnig byggt upp flóknar heildarbyggingar með samþættri mótun, sem er kjörið létt efni fyrir hágæða hjólastóla.

Þó að hár kostnaður við kolefnisþráðasamsetningar takmarki víðtæka notkun þeirra að vissu marki, geta afköst þeirra, svo sem létt þyngd, mikill styrkur og þægindi, uppfyllt þarfir sumra háþróaðra notenda.