PROSTHETIC LAB

EINLEITUNG

Das mobile „Prosthetic Lab“ ermöglicht in Krisengebieten einen kostengünstigen und lokalen Zugang zu Prothesen durch eine mobile Werkstatt, die parametrische Armprothesen mittels 3D-Scan und 3D-Druck herstellt.

Die Dokumentation soll einen Überblick über die ausgestalteten Komponenten, sowie einen Einblick in die technischen Aspekte des Konzeptes geben.

PROBLEMSTATEMENT

Das Konzept des „PROSTHETIC LAB“ gründet auf einer gründlichen Recherche in verschiedenen Bereichen. Es zeigt sich, dass die Probleme in der aktuellen Herstellung von Prothesen weitreichend und vielfältig sind. Zum einen verlagert sich die Forschung vermehrt in eine Hightech-Richtung, was zwar innovative Entwicklungen ermöglicht, jedoch auch die Produktionskosten in die Höhe treibt. Dies erschwert den Zugang zu Prothesen, insbesondere in Krisengebieten, wo finanzielle Mittel begrenzt sind.

Des Weiteren stehen moderne Prothesen oft vor dem Problem komplexer Sensorik zur Ansteuerung, was nicht nur die Kosten in die Höhe schnellen lässt, sondern auch die Bedienung für die Nutzer erschwert. In Verbindung damit ergeben sich eine längere Einarbeitungszeit und ein höherer Schulungsaufwand.

Ein weiteres Problem ist die hohe Anzahl von Arbeitsschritten, die zur Herstellung von Prothesen erforderlich sind. Dies führt zu längeren Wartezeiten und eingeschränktem Zugang für Menschen, die dringend auf eine Prothese angewiesen sind.

Darüber hinaus sind die verfügbaren Prothesen oft nicht an die spezifischen Bedürfnisse und Lebensumstände in Krisengebieten angepasst, was zu einer geringeren Lebensqualität und Mobilität der Betroffenen führt.

Das „PROSTHETIC LAB“ Projekt zielt darauf ab, diese Herausforderungen zu bewältigen, indem es Low-Tech, kostengünstige Prothesen für Krisengebiete entwickelt und somit die Lebensqualität und Mobilität der Menschen in diesen Regionen verbessert.

THEORETISCHE ANNÄHERUNG

Um das Projekt, das später entwickelt werden soll, angemessen zu fundieren, wurde eine umfassende theoretische Grundlage für das Konzept geschaffen. Dieser Prozess umfasste verschiedene Strategien, die es ermöglichten, das Vorhaben auf eine solide Basis zu stellen. Neben der Durchführung verschiedener User Journeys mit unterschiedlichen Betrachtungspunkten haben wir eine gründliche Recherche zur Motorisierung durchgeführt. Diese Forschungsergebnisse bildeten die Grundlage für die anschließende Prototypenerstellung und die Gestaltung der einzelnen Komponenten. Durch diesen ganzheitlichen Ansatz konnten wir sicherstellen, dass unser Projekt auf einem soliden Fundament steht und die Bedürfnisse und Anforderungen der Nutzer bestmöglich erfüllt.

LÖSUNGSANSATZ

Unser Konzept des „PROSTHETIC LAB“ wurde entwickelt, um die Herausforderungen bei der Herstellung von Prothesen gezielt anzugehen und zu lösen. Eines der Hauptprobleme, die wir angehen, ist die einfache Ansteuerung der Prothesen. Wir haben einen Joystick in das Design integriert, der mithilfe der verbliebenen Hand gesteuert wird. Dies erleichtert die Bedienung erheblich und verkürzt die Einarbeitungszeit für die Nutzer.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die kostengünstige Produktion. Wir setzen auf 3D-Scannen und 3D-Drucken, um die Produktionskosten zu senken. Dies ermöglicht es uns, Prothesen zu erschwinglichen Preisen herzustellen, was besonders in Krisengebieten von großer Bedeutung ist.

Um die Herstellungseffizienz weiter zu steigern, nutzen wir Fertigteile. Dies hilft, zeitaufwändige Handarbeit zu vermeiden und beschleunigt den Prozess, ohne dabei an Qualität oder Anpassungsfähigkeit zu sparen.

Ein weiterer innovativer Ansatz ist die Verwendung verschiedener Aufsätze, die je nach Bedarf ausgetauscht werden können. Diese gezielten Aufsätze ermöglichen es, komplexe Prothesen durch zielgerichtete Anpassungen für bestimmte Arbeiten zu ersetzen. Dadurch können Nutzer flexibler und effizienter agieren.

Schließlich stellen wir unser Konzept als Open-Source-System zur Verfügung, um die kontinuierliche Weiterentwicklung zu fördern. Dies ermöglicht es anderen, das System zu verbessern und anzupassen, um den individuellen Bedürfnissen und Anforderungen gerecht zu werden. Wir sind fest davon überzeugt, dass das „PROSTHETIC LAB“ eine vielversprechende Lösung für die dringenden Probleme in der Prothesenherstellung darstellt und Menschen in Krisengebieten einen besseren Zugang zu hochwertigen Prothesen verschafft.

________________________

ENTWURF

1.1

ZAHLEN

Die traditionelle Herstellung von Prothesen ist ein aufwändiger und teuer Prozess. Im Kontrast dazu steht, dass sich 80% der Amputationsopfer in Krisengebieten befinden, denen oft die finanziellen Mittel und der lokale Zugang zu Prothesen fehlt.

1.2

KONZEPT

Mit der mobilen „Prosthetic Lab“ Werkstatt wollen wir diesen Menschen helfen, indem wir einen lokalen und günstigen Zugang zu Prothesen schaffen. Unser Konzept umfasst eine Mobile Prothesenwerkstatt sowie eine parametrische Armprothese, die auf der Werkstatt mit Hilfe des 3D Scan und 3D Druck Prozess produziert werden kann. 

Die Werkstatt setzt sich aus 3 Modulen zusammen, um den Transport zu vereinfachen und eine flexible Anordnung zu ermöglichen.

ERLÄUTERUNG DES KONZEPTES

1.3

AUFBAU PROTHESE

Die parametrische Armprothese zeichnet sich durch einen durchdachten Aufbau aus. An vorderster Stelle befindet sich ein Konnektor, der am vorderen Ende des Hauptkörpers angebracht ist. Dieser Konnektor ermöglicht die problemlose Befestigung verschiedener Aufsätze, um die Funktionalität der Prothese anzupassen. Der Hauptkörper, welcher mittels 3D-Druck gefertigt wird, beherbergt eine geschickte Motoreinheit, die die individuellen Bewegungen und Funktionalitäten der Prothese steuert. Um die Prothese sicher und komfortabel am Stumpf zu befestigen, sind zwei essenzielle Komponenten vorhanden. Erstens, eine Bandage, die festen Halt gewährleistet, und zweitens, eine stabile Hartschale, die den gesamten Aufbau sicher am Stumpf des Trägers fixiert. In Kombination ergeben diese Elemente eine hochmoderne und anpassungsfähige parametrische Prothese, die Menschen in Krisengebieten eine verbesserte Lebensqualität bietet.

PROTHESEN KOMPONENTEN

1.3.1

MATERIALITÄT

Die Materialien, die für die Prothese verwendet werden, zeichnen sich durch ihre besonderen Eigenschaften aus. Ein zentrales Merkmal ist das geringe Gewicht, das für hohen Tragekomfort sorgt. Darüber hinaus legen wir großen Wert auf die Sterilität der verwendeten Materialien, um die Gesundheit und Hygiene der Nutzer zu gewährleisten.

Für den Hauptkörper der Prothese setzen wir ABS-Kunststoff ein, der mithilfe eines 3D-Druckers verarbeitet wird. Dieser Druckkörper ist durch optimierte Stützstrukturen gekennzeichnet, die eine hohe Stabilität gewährleisten und gleichzeitig das Gewicht der Prothese niedrig halten.

Die Fertigteile der Prothese bestehen aus einer sorgfältig ausgewählten Palette hochwertiger Materialien. Neben Aluminium umfasst diese Auswahl verschiedene Kunststoffe und Stoffe. Diese Materialien wurden nicht nur auf ihre Robustheit, sondern auch auf ihre Hautfreundlichkeit hin ausgewählt. Es ist von höchster Bedeutung, dass alle verwendeten Materialien leicht zu reinigen sind und angenehm auf der Haut liegen, um den Tragekomfort und die Gesundheit der Nutzer zu gewährleisten.

1.4

AUFBAU WERKSTATT

Die Werkstatt besteht aus drei Modulen, die so konzipiert sind, dass sie sich flexibel an verschiedene Raumverhältnisse anpassen lassen, um individuelle Anforderungen zu erfüllen. Die Module können je nach Bedarf kombiniert werden, um einen effizienten Arbeitsablauf zu gewährleisten.

1. Das Filament-Modul ist mit einer umfangreichen Auswahl an Filamenten in verschiedenen Materialien und Ausführungen ausgestattet, um stets ausreichend Material für die verschiedenen Komponenten der Prothese zur Verfügung zu haben.

2. Das Hauptmodul verfügt über eine Lochplatte, an der Komponenten befestigt werden können. Im Inneren befinden sich verschiedene Werkzeuge zur weiteren Verarbeitung der 3D-gedruckten Teile. Darüber hinaus ist im Hauptmodul ein 3D-Drucker für die Fertigung von Prothesenteilen platziert.

3. Das Lager-Modul beherbergt eine Vielzahl von vorgefertigten Teilen, wie das Motormodul oder den Konnektor. Die genauen Komponenten variieren je nach Prothesentyp und ermöglichen somit eine flexible Anpassung an die individuellen Bedürfnisse und Anforderungen der Nutzer. 

In Kombination bilden diese Module eine voll ausgestattete mobile Werkstatt, die eine effiziente und bedarfsgerechte Herstellung von Prothesen vor Ort ermöglicht.

2.1

AUFSÄTZE

Im Rahmen unseres Konzepts wurden verschiedene Aufsätze entwickelt und integriert, um die Funktionalität der Prothese zu erweitern. Als Teil des Proof of Concept haben wir einen funktionsfähigen Aufsatz konstruiert. Dieser Aufsatz zeichnet sich durch eine einfache, einachsig gesteuerte Handhabung aus und ist darauf ausgelegt, eine Handbewegung nachzuahmen. Das Herzstück dieses Aufsatzes bildet ein Schneckengetriebe im Inneren, das eine unkomplizierte Schließung des Greifers ermöglicht.

Ein besonderes Merkmal dieses Aufsatzes ist die Verwendung von TPU (thermoplastisches Polyurethan)-Teilen, die das Greifen von komplexen Formen und Objekten erleichtern. Das TPU-Material verleiht dem Aufsatz die erforderliche Flexibilität und Griffigkeit, um unterschiedliche Gegenstände sicher zu halten.

2.2

DIGITALE SCHNITTSTELLE

Die digitale Schnittstelle des Konzepts fungiert als eine Plattform, die den Austausch zwischen den Patienten und Nutzern in Bezug auf die Funktionalität der Prothese ermöglicht. Darüber hinaus nutzen wir das enorme Potenzial der Open-Source-Schnittstelle. Nutzer haben die Möglichkeit, 3D-Modelle für verschiedene Prothesenaufsätze herunterzuladen und diese selbst zu drucken. Zusätzlich können sie selbstmodellierte Aufsätze hochladen und somit mit der Community teilen, um die Kollektivkreativität und den Erfahrungsaustausch zu fördern. Dieser Ansatz stärkt die Partizipation der Nutzer und trägt dazu bei, individuelle Anpassungen und Innovationen in der Prothesenentwicklung voranzutreiben.

ABSCHLUSS-PRÄSENTATION

In der folgen den Gallerie sind Eindrücke aus der Abschlusspräsentation hinterlegt um einen Eindruck der gestalteten Komponenten zu erlangen.

MODELLBAU

Die folgende Galerie gibt einen kurzen Einblick in den Modellbau, der in diesem Projekt eine Kombination aus Proof of Concept und Anschauungsmodell darstellt.