Titelaufnahme

Titel
Massen- und Steifigkeitsoptimierung eines Prothesenfußes
Weitere Titel
optimizing of the mass and stiffness of prosthetic foot
VerfasserStadlbauer, Nikolaus
GutachterMatzner, Andreas
Erschienen2016
Datum der AbgabeJuli 2016
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Carbon / CFK / CREO Parametrics 2.0 Finite-Elemente-Analyse / Gewebe / Hybirdmaterialien / Prothese / Konstruktion
Schlagwörter (EN)asdf
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Eine neue Form eines passiven, hydraulisch gedämpften Prothesenfußes ist

im September 2015 von Ottobock auf den Markt gebracht worden. Mit ei-

ner Entwicklungszeit von über 8 Jahren verspricht diese Prothese außerge-

wöhnliche Geheigenschaften für Amputierte der unteren Extremität. Un-

zählige Anwendertests zeigten das Potential aber auch die Schwächen der

neuen Prothese.

Viele Anwender empfinden die Prothese als zu schwer und die vorhan-

denen Carbonfedern als zu steif. Der Auftritt der Fersenfeder ist zu hart und

zu laut und die Energierückgabe der Knöchelfeder ist zu gering.

Diese Arbeit ist eine technische Abhandlung über die Entwicklung des

neuen Prototypen. Durch das Erarbeiten von Konstruktionsvorschlägen soll

die Prothese hinsichtlich der oben genannten Kritikpunkte optimiert wer-

den. Unter anderem wurden Finite-Elemente-Analysen und Neukonstruk-

tionen von Bauteilen zur Weiterentwicklung der Prothese verwendet. Ziel

war es, durch das Umsetzen von Konstruktionsvorschlägen eine Masse von

etwa 300 g einzusparen und die Steifigkeit der Federn um ca. 50% zu ver-

ringern. Dabei muss die Prothese für Anwender mit einer Körpermasse von

bis zu 80 kg ausgelegt sein.

Die Ergebnisse der Konstruktionsvorschläge wurden in einem Prototyp

realisiert. Dieser ist im Vergleich zur originalen Prothese um 280 g leichter

und besitzt eine um 50% reduzierte Federsteifigkeit.

In dieser Arbeit werden die technischen Details der Konstruktionsvor-

schläge sowie deren Umsetzung präsentiert, die Testergebnisse des Proto-

typen angeführt und Aussichten für ein Serienprodukt besprochen.

Zusammenfassung (Englisch)

A new version of a passiv, hydraulic damped prosthetic foot was launched

by Ottobock in september 2015. With a development time of over 8 years

the new prosthesis promises an exceptional walk-ability for amputees of

the lower extremities. Countless user tests showed the potential but also the

weak spots of the new prosthesis.

Many users claim that the prosthesis is too heavy and the available carbon

springs are too stiff. The strike of the heel spring is too hard and loud and

the energy recovery of the ankle spring is too low.

This thesis is a technical paper about the development of the new pro-

totype. By developing design improvements the prosthesis shall be optimi-

zed with regard of the above mentioned criticisms. Inter alia finite-element-

analysis and new designs of components were used to refine the prosthesis.

The goals are a reduction in mass of approx. 300 g and a 50% lower stiffness

of the carbon springs through the implementation of design solutions. The

prosthesis must be construed for users with a bodymass up to 80 kg.

The results of the design improvements have been realised in a prototype

which is 280 g lighter and offers a 50% stiffness reduction of the carbon

springs in comparison to the original prosthesis.

This thesis shows the technical details of the design improvements as well

as their implementations, the test results of the prototype and the prospects

of a serial product.