Optimierung von Orthesen
Zusammenfassung | Designoptimierung der Orthese führt zu 40 % Gewichtseinsparung
Das Problem | Ricoh 3D hat sich mit den medizinischen Fachleuten von The Orthotic Research & Locomotor Assessment Unit (ORLAU) zusammengearbeitet, um in Serie um einen Hebel-Scharnier-Mechanismus in Serie zu fertigen, der Patienten beim An- und Ablegen ihrer Knöchel-Fuß Orthese unterstützt.
Unsere Ingenieure machten sich dann daran, das Gewicht des Teils zu reduzieren, um den Komfort weiter zu verbessern und den Preis für diese extrem kostensensible Branche zu senken, ohne jedoch die Festigkeit des Teils zu beeinträchtigen, die erforderlich ist, um das Gerät vom Bein des Patienten wegzuhebeln.
Die Lösung | Ein Knöchel-CCD (Contracture Correction Device) wird eingesetzt zur Behandlung von Patienten mit Muskel- und Weichteilverspannungen im Bereich der Knöchel- und Wadenmuskulatur.
Patienten finden es oft schwierig, eine Orthese im Rahmen ihrer Rehabilitation regelmäßig an- und abzulegen. Das Orthesen-Forschungsteam des Robert Jones and Agnes Hunt Orthopaedic Hospital hat einen cleveren Hebel-Scharnier-Mechanismus entwickelt, der das CCD öffnet, um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern, und gleichzeitig den Benutzer bei der Anwendung der Dehnungskraft unterstützt.
Dieser Mechanismus wurde zunächst durch konventionelle Bearbeitung und Montage hergestellt, aber nach Rücksprache mit Ricoh 3D war klar, dass der 3D-Druck eine bessere Option bot, da das Kugelgelenk Kugelgelenk an Ort und Stelle gedruckt werden kann, wodurch die Montage entfällt. Das fertige Produkt war Das fertige Produkt war leicht und robust, aber dennoch flexibel und wurde mit über 3.000 Zyklen getestet, mit einer mit einer geschätzten Lebensdauer von mehr als fünf Jahren.
Das 3D-gedruckte Hilfsmittel erhielt positives Feedback von den Anwendern, aber das Ricoh 3D-Team wusste, dass weitere Vorteile, wie Gitterstrukturen und die Entfernung von eingeschlossenem Pulver, mithilfe von Design-Optimierungssoftware möglich waren, während gleichzeitig genügend Festigkeit für die beabsichtigte Anwendung beibehalten wurde. Da das Gerät in geringen Stückzahlen produziert wird, war die Reduzierung der Gesamtkosten durch ein leichteres Teil mit geringerem Pulververbrauch entscheidend.
Zunächst wurde eine Finite-Elemente-Analyse (FEA) durchgeführt, um den aktuellen Sicherheitsfaktor zu ermitteln und festzustellen, wie viel Material an welcher Stelle entfernt werden konnte. Es gab keine Einschränkungen hinsichtlich der internen Struktur, aber das Team musste die Entfernung von ungesintertem Pulver zulassen, um das Teil leichter zu machen und somit die Kosten für die Sinterzeit zu reduzieren.
Als nächstes wurden generative Design (GD)-Verbesserungen erstellt mit intelligenter Software zur Materialentfernung. Gitterstrukturen wurden wurden Gitterstrukturen eingeführt und eingeschlossenes Pulver wurde entfernt, um den Hebel um 40% von 48,3 g auf 29,2 g zu reduzieren und eine Kostenreduzierung von 15 % zu erreichen.
Es wurde eine Reihe von zerstörenden Belastungstests durchgeführt um zu bestätigen, dass das neu optimierte Teil die gleiche Festigkeit wie das ursprüngliche Konstruktion. Die Ergebnisse bewiesen, dass das Teil, wie das Original, nicht zerstört werden konnte nicht zerstört werden konnte und nach dem Test in seine ursprüngliche Form zurückkehrte.
Das neu optimierte, kostengünstigere Teil erfüllte alle Biege- und Qualitätsanforderungen des Kunden, während das innovative und futuristische Design auch die Endanwender ansprach.
Das Hebel-Gelenk-Mechanismus-System ist jetzt in voller in Produktion und trägt dazu bei, das Leben der Patienten dank der 3D Technologie.
Ricoh 3D freut sich auf die Zusammenarbeit mit ORLAU bei zukünftigen Innovationen im Gesundheitswesen, da der medizinische Sektor weiterhin die Vorteile des 3D-Drucks bei der Verbesserung und Anpassung der Behandlung erkennt.
