Simulation in der Orthopädietechnik: Abgekürzte Konstruktionsphase

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wortmarke-isg-rgb-03 (ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH)

Prothesenkniegelenke müssen nicht nur das biologische Kniegelenk ersetzen sondern teilweise zusätzlich die Funktionen der fehlenden Muskulatur übernehmen. Dabei muss das Prothesenkniegelenk vielen Ansprüchen gerecht werden - es muss dem Patienten ein hohes Maß an Sicherheit geben, der Dynamik des Prothesenträgers entsprechen und an dessen Gangbild anpassbar sein.

Es ist mit seinen Laufeigenschaften für die Aktivitätsgrade 3 und 4 konzipiert und bis zu einem Körpergewicht von 150 kg zugelassen. Die Extensionsbewegung im Prothesen-kniegelenk wird mit einer progressiven Luftfeder unterstützt und bewirkt eine automatische Adaption an unterschiedliche Gehgeschwindigkeiten.

Mit der zusätzlichen Hilfe der hydraulischen Schwungphasensteuerung wird ein harmonisches Gangbild unterstützt. Der integrierte Freilaufmodus ist vom Prothesenträger über ein Drehrad leicht zu bedienen. Es werden dabei der Flexions- und Extensionswiderstand überbrückt, wodurch sich der hydraulische Gegendruck der Schwungphasensteuerung aufhebt.

Optimiert auf dem Wege der Simulation

Die Beanspruchungen eines solchen Kniegelenks für Prothesenträger mit hohem Mobilitätsgrad sowie hohem Körpergewicht stellt hohe Anforderungen an das Produkt. Schwachstellen sollen hier nicht erst während der Prototypenphase aufgedeckt, sondern bereits im Vorfeld erkannt werden. Mit Hilfe von Simulationsergebnissen lassen sich neue Erkenntnisse schon während der Konstruktionsphase in die Entwicklung einbringen.

Um kritische Bereiche und mögliche Konsequenzen daraus für die Konstruktion zu ermitteln, wurden neue Wege beschritten und der Ingenieurdienstleister CADFEM mit einer Analyse beauftragt. CADFEM ist seit 25 Jahren ein hochspezialisierter Anbieter von Simulationsdienstleistungen und Software. (Weiterlesen auf den folgenden Seiten)

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