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DER KONSTRUKTEUR 11/2018

DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK DER SCHRITT- MACHER PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Die Empower-Prothese von Ottobock gibt ihrem Träger die verlorengegangene Bewegungsfreiheit zurück – dank eines kräftigen bürstenlosen Motors, der bei jedem Schritt die Energie eines Wadenmuskels freisetzt. Ein Großteil der Energie, die wir fürs Gehen benötigen, kommt von der Wadenmuskulatur. Personen mit Unterschenkelamputationen ermüden deshalb schnell, wenn sie mit Fußprothesen unterwegs sind. Ein normaler Tagesablauf wird so praktisch unmöglich. Ein Umstand, der Hugh Herr lange gestört hat. Der Professor am MIT in Boston ist seit einem Bergsteigerunfall beidseitig unterschenkelamputiert, hat sich davon aber nicht unterkriegen lassen und jahrelang an der perfekten Prothese getüftelt. Als Hugh Herr seine Hightech-Prothese schließlich der Öffentlichkeit präsentierte, war die Verblüffung groß. Sein Gangbild war natürlich, kaum von anderen Menschen zu unterscheiden. EIN MOTOR ERSETZT DIE WADE Bei der Entwicklung der Fußprothese haben sich Hugh und sein Team an der Natur orientiert. Folglich spricht er bei seiner Erfindung von einer Bionic-Prothese – einem perfekten Zusammenspiel von Biologie und Design. Und das sieht in der Praxis folgendermaßen aus: Ein kräftiger Motor treibt eine Feder an, die ihre Energie direkt auf den Fuß überträgt. So wird die fehlende Kraft der Wade künstlich zurückgegeben, Schritt für Schritt beim Zehenabstoß. Mithilfe mehrerer Sensoren „weiß“ die Prothese immer, in welcher Position eines Bewegungsablaufs sie sich gerade befindet, und führt entsprechende Aktionen aus. Und nicht nur das: Je stärker die Prothese belastet wird, desto mehr Energie liefert sie – wie ein natürlicher Fuß. Somit sind selbst kleine Sprints möglich, aber auch das Gehen auf unebenem Grund und auf Rampen. DIE ENTWICKLUNG GEHT WEITER Autor: Stefan Roschi, maxon motor AG, Sachseln/Schweiz Inzwischen ist die dritte Generation des Prothesenfußes, der Empower, auf dem Markt erhältlich. Er ist im Vergleich zu seinem Vorgänger auf ein neues Level gehoben worden. Innerhalb von 16 Monaten hat ein Entwicklerteam den Energieimpuls verfeinert, damit sich das Gehen noch natürlicher anfühlt. Auch das Design wurde verbessert, der Akku ist neu in den Knöchel integriert. Gleichzeitig konnte die Akkulaufzeit verdoppelt werden. Die aktive Energiezufuhr geschieht über eine Carbonfeder, die von einem kräftigen, bürstenlosen DC-Motor von Maxon angetrieben wird. Zum Einsatz kommt ein EC-4pole 30 Motor, ein Powerpaket, das für höchste Leistung pro Volumen- und Gewichtseinheit bekannt ist. Gerade bei Prothesen ist das optimale Verhältnis von Größe, Gewicht und Leistung entscheidend. Die Ingenieure bei Maxon Motor kennen diese Herausforderung von verschiedensten Anwendungen in der Prothetik und der robotischen Rehabilitation. Mehr als 250 Personen sind mit der neuen Empower-Prothese unterwegs. Rechnet man die Vorgängermodelle hinzu, wurden bereits über 1500 Anwender mit Hughs Erfindung ausgestattet. Sein kleines Unternehmen gehört inzwischen zur Ottobock-Gruppe, dem weltweit führenden Anbieter von Prothesen aller Art. Hugh Herr ist als Leiter der biomechatronischen Forschungsgruppe am MIT nach wie vor eng mit dem Ottobock-Entwicklerteam in Boston verbunden und plant, die Prothese weiter zu verbessern. www.maxonmotor.de POWERPAKET Laut Hersteller gehört der 4-polige Powermotor EC-4 pole 30 zu den Klassenbesten und weist dank der Maxon-Wicklungstechnologie eine markante Performance auf: hohe Leistung pro Volumen- und Gewichtseinheit, Qualität und Sicherheit dank weitgehend automatisierter Fertigung, rastmomentfreie Bewegung und lange Lebensdauer. Als sterilisierbarer Motor ist er für Anwendungen in der Medizinbranche prädestiniert. Aber er kommt auch im Maschinenbau, z. B. in Autoloadern und XY-Kreuztischen zum Einsatz. 24 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

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