Der Weg zu einem selbstausgleichenden Exoskelett

Das Projekt MARCH X arbeitet dieses Jahr an einem Exoskelett, das ohne Krücken selbstständig das Gleichgewicht halten kann. Ein ehrgeiziger Schritt in der zehnjährigen Geschichte des Studententeams, das sich für Menschen mit Querschnittslähmung einsetzt. Die Herausforderung besteht nicht nur darin, ein innovatives System zu entwickeln, sondern auch sicherzustellen, dass das Exoskelett stark genug ist, um den beim Gebrauch auftretenden Kräften standzuhalten, ohne unnötig schwer zu werden.

Zur Simulation der Belastungen und zur Optimierung des Designs arbeiten die Ingenieure mit Femto Engineering zusammen. Mithilfe von Simcenter 3D wird eine FEM-Analyse auf Baugruppenebene durchgeführt, die das gesamte Exoskelett einschließlich Verbindungen, Schrauben und Kontaktflächen umfasst. Solche Analysen sind entscheidend, um nicht nur einzelne Komponenten zu testen, sondern auch das Verhalten des Gesamtsystems unter realistischen Belastungsfällen zu erfassen.

Komplexe Simulationen mit Begleitung

Für die Maschinenbauingenieurin Kira Geluk war dies das erste Jahr, in dem sie mit FEM-Software arbeitete. Unter Anleitung der Projektingenieure Maarten und Patrick von Femto Engineering begann eine steile Lernkurve. Anstatt mit einfachen Bauteilen zu beginnen, erforderte der enge Projektzeitplan, direkt mit komplexen Baugruppen zu arbeiten. Dabei wurde deutlich, wie wichtig eine korrekte Definition der Belastungen ist: Die Ergebnisse sind nämlich nur so gut wie die Eingaben. In Zusammenarbeit mit früheren Teams und anderen Ingenieuren innerhalb des Projekts MARCH wurden verschiedene Szenarien erstellt, vom Fallen auf einen Fuß bis zum abrupten Anhalten beim Laufen.

Hinter jeder Simulation standen Annahmen: Ist die Kontaktdefinition realistisch? Wie viel Detailgenauigkeit ist im Modell erforderlich? Welche Teile sind kritisch? Dank der wöchentlichen Sitzungen mit Femto entstand eine Struktur im Prozess und die gesamte FEM-Analyse konnte effektiv für eine realistische Designvalidierung eingesetzt werden.

Validierung und Umsetzung

Die gewonnenen Erkenntnisse wurden direkt für die iterative Neukonstruktion der mechanischen Teile genutzt. Letztendlich wurde ein Großteil der von uns entworfenen Teile auch selbst hergestellt, unter anderem mit CNC-Maschinen. Durch die Kombination aus detaillierter Simulation und praktischer Umsetzung konnte ein robustes Exoskelett realisiert werden, das für die Test- und Trainingsphase bereit ist. So kommen wir der Unabhängigkeit durch und mit selbstständigen, balancierenden Exoskeletten einen Schritt näher.

Von Femto Engineering

Vielen Dank an Project MARCH für diese schöne Zusammenarbeit. Möchten Sie mehr über Project MARCH erfahren? Klicken Sie hier für weitere Informationen.

Sind Sie Teil eines Studententeams und an einer Zusammenarbeit interessiert? Dann kontaktieren Sie uns unter info@femto.eu, um die Möglichkeiten zu besprechen.