Orthesenoptimierung
Summary | Design optimisation of orthotic device results in 40% weight saving
Das Problem | Ricoh 3D hat sich mit Medizinern bei The zusammengetan Orthotic Research & Locomotor Assessment Unit (ORLAU) zur Serienfertigung Ein Hebel-Scharnier-Mechanismus, der Patienten beim An- und Ausziehen ihrer Knöchel-Fuß- Orthese.
Unsere Ingenieure machten sich dann daran, das Gewicht des Teils zu reduzieren, um den Komfort weiter zu verbessern und den Preis für diese äußerst 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 verwendet zur Behandlung von Patienten mit Muskel- und Weichteilverspannungen im Bereich der Knöchel- und Wadenmuskulatur.
Patienten fällt es im Rahmen ihrer Rehabilitation oft schwer, eine Orthese regelmäßig an- und auszuziehen. Das Orthesenforschungsteam des Robert Jones and Agnes Hunt Orthopaedic Hospital entwickelte einen cleveren Hebel-Scharnier-Mechanismus, der die CCD öffnet, um die Handhabung zu erleichtern und den Benutzer gleichzeitig beim Aufbringen der Dehnungskraft zu unterstützen.
Dieser Mechanismus wurde erstmals hergestellt durch konventionelle Bearbeitung und Montage, aber nach Rücksprache mit Ricoh 3D war klar, dass der 3D-Druck eine bessere Option bot, indem er das Kugelgelenk druckte Funktion vor Ort, wodurch die Notwendigkeit einer Montage entfällt. Das fertige Produkt war leicht und robust, aber dennoch flexibel und auf über 3.000 Zyklen getestet, mit einem geschätzte Lebensdauer von mehr als fünf Jahren.
Das 3D-gedruckte Hilfsmittel erhielt positives Feedback von den Anwendern. Das Ricoh 3D-Team wusste jedoch, dass mithilfe einer Designoptimierungssoftware weitere Vorteile wie Gitterstrukturen und die Entfernung von eingeschlossenem Pulver möglich waren, während gleichzeitig die für die vorgesehene Anwendung erforderliche Festigkeit erhalten blieb. Da das Gerät in kleinen Stückzahlen produziert wird, war die Senkung 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 wo entfernt werden konnte. Es gab keine internen Strukturbeschränkungen, aber das Team musste die Entfernung von ungesintertem Pulver ermöglichen, um das Teil leichter zu machen und so die Sinterzeit zu reduzieren.
Als nächstes wurden Verbesserungen im Generative Design (GD) geschaffen mit intelligenter Software Material abzutragen. Gitterstrukturen wurden eingeführt und eingeschlossenes Pulver wurde entfernt, um den Hebel um 40% leichter zu machen, von 48,3 g auf 29,2 g und eine Kostenreduzierung von 15 %
Eine Reihe von zerstörenden Belastungstests wurden durchgeführt um zu bestätigen, dass das neu optimierte Teil genauso leistungsstark und stabil war wie das Original Design. Die Ergebnisse zeigten, dass das Teil wie das Original nicht zerstört und nach dem Testen in seine ursprüngliche Form zurückgebracht.
Das neu optimierte, kostengünstigere Teil erfüllt alle Biege- und Qualitätsanforderungen des Kunden, während die innovativen und zukunftsorientierten Auch das Design gefiel den Endverbrauchern.
Das Hebel-Scharnier-Mechanismus-System ist nun vollständig Produktion und trägt dazu bei, das Leben der Patienten dank 3D zu erleichtern 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 Individualisierung von Behandlungen erkennt.
