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Entwicklung eines modularen Baukastensystems von anwendungsspezifischen Kinderhandprothesen

Ziel der Entwicklung ist ein modulares Baukastensystem von Handprothesen, die mit ihrer Funktionsweise und Handhabung kindgerecht gestaltet ist. Das beutet insbesondere die Möglichkeit, die Handprothese bei sportlicher Betätigung zu benutzen.

Handprothesen für Kinder stellen besondere Anforderungen: Sie müssen leicht und robust sein und die Benutzung einfach und intuitiv, d.h. nach Möglichkeit braucht es wenig bis gar kein Training. Aufgrund von Körperwachstum und möglicher Beschädigung insbesondere bei sportlicher Aktivität ist es wichtig, dass sie adaptierbar und gleichzeitig kostengünstig in der Herstellung sind.

Aufgrund der Forderungen nach geringem Gewicht, Einfachheit der Bedienung und besonders der zuverlässigen und qualitativ hochwertigen Funktionserfüllung ist eine Universalprothese keine sinnvolle Lösung. Daher wurde die Entwicklung von modularen, Anwendung-spezifischen Handprothesen beschlossen.

Zur Analyse des Verformungs- und Festigkeitsverhaltens der jeweiligen Prothese werden Simulations- und Finite Elemente Modelle erstellt und daraus die mechanische Struktur gewichtsoptimal ausgelegt. Mit einer speziellen Rendering-Software werden foto-realistische Abbildungen generiert. Damit ist insbesondere eine sehr gute Beurteilungsmöglichkeit des Designs bezüglich der ästhetischen Eigenschaften der Prothese möglich.

Nach der Systemintegration wird die Fertigung der mechanischen Struktur vorgenommen. Die Daten zur Steuerung des 3D-Druckers werden aus dem CAD-Modell generiert und das Bauteil mit dem entsprechenden Werkstoff und den davon abhängigen Druckparametern schichtweise aufgebaut.

Mit der Verfügbarkeit aller erforderlichen Komponenten wie mechanische Struktur, elektronische Komponenten (Aktorik, Sensorik, Signalverarbeitung, Energieversorgung) erfolgt der Zusammenbau der kompletten Handprothese. Damit verbunden sind die Inbetriebnahme und Test der Funktionen.

Projektdetails

Projektstart: 2014

Projektteam: Prof. Dr. Elspass, Tobias Moser, Fabian Schollenberger, Lukas Lengacher, Oliver Tolar, Denis Herrmann

Der Artikel in der Zeitschrift MedPlast (PDF 5,8 MB) (PDF, 5.8 MB) geht vertieft auf das Thema ein.

Online-Trendbericht 'Dienstleister der additiven Fertigung': 3D-Druck-Dienstleister ermöglichen flexible Prozesse

Ein Artikel aus Pädiater (PDF 149,3 KB): Die Fortbildungszeitschrift für Pädiater und Allgemeinärzte

Link zu unserem Projektpartner:

Prof. Dr. Wilfried Johannes Elspass

Prof. Dr. Wilfried Johannes Elspass

ZHAW School of Engineering
Forschungsschwerpunkt Systemtechnik
Technikumstrasse 9
8400 Winterthur

+41 (0) 58 934 78 28
wilfried.elspass@zhaw.ch