Verfahren zur Optimierung des Griffkomforts bei Arbeitsmitteln
Auszug aus dem Vortrag von M. Sc. Aydin Ünlü
Vorgestellt wird ein Forschungsvorhaben an der Bergischen Universität Wuppertal. Für die
Entwicklung eines Verfahrens zur Optimierung des Griffkomforts bei Arbeitsmitteln sollen
zuerst Druckgrenzen auf das Komfortempfinden zwischen Hand und Arbeitsmittel ermittelt
werden. Dabei sind die Druckgrenzen in verschiedenen Handbereichen, von jungen sowie von
älteren Personen, zu untersuchen und daraus komfortable Druckwerte zu ermitteln. Diese
komfortablen Druckwerte können zur Beurteilung der Druckverteilung für das Greifen verwendet
werden. Basierend auf den Druckwerten soll ein Simulationswerkzeug entwickelt werden, das
die Griffentwicklung bereits im Rechner ermöglicht. Als Simulationswerkzeug dient ein Finite
Elemente Modell der menschlichen Hand, das einer greifenden Hand entspricht. Dabei sind z.B.
altersspezifische Veränderungen in das digitale Handmodell einzubinden. Abschließend soll
anhand eines Anwendungsbeispiels die Möglichkeit der altersgerechten Arbeitsmittelgestaltung
mit Hilfe des Simulationswerkzeugs aufgezeigt werden.
Auswahl von Handwerkzeug & Einflussgrößen
Abbildung 1: Eigenschaften von Griffen
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Ergonomie bei Produkten
Abbildung 2: Komfortmesssystem für Handwerkzeuggriffe
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Erzeugung von Längskontur mit gleicher Oberflächeneigenschaft.
Ableitung eines Diskomfortmodells
Abbildung 3: Ermittlung der Druckempfindung/ -verteilung
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Subjektive Diskomfortbeurteilung und objektive Druckmessung.
Abbildung 4: Diskomfortmodell „Ideale Druckverteilung“
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Druckgrenzenableitung je Bereich in Abhängigkeit der Längskontur.
Optimierung virtueller Griff
Abbildung 5: Eingabe der Randbedingungen in die FEM-Simulation 1
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Abbildung 6: Eingabe der Randbedingungen in die FEM-Simulation 2
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Abbildung 7: Parameteroptimierung
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Splines-Erzeugung und -Implementierung der Längskontur für eine ideale Druckverteilung.
Abbildung 8: Grobentwurf des CAD-Modells
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Optimierung realer Griff
Abbildung 9: links: 3D Ausdruck des voroptimierten Griffes / rechts: Prototyping der Griffgeometrie am 3D-Drucker
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Abbildung 10: Validierung mithilfe des Handdummys
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Messung der Druckverteilung für Handgröße des 50. Perzentils.
Abbildung 11: Validierung mithilfe von Probanden
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Messung der Druckverteilung für kleine und große Hände.
Abbildung 12: Fertige Grifflängskonturoptimierung
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Beurteilung des neu entwickelten Griffs im Schraubversuch.
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