Universal Design für adaptive Handgriffe zur Anpassung an spezifische Bedienszenarien – Neue Wirkprinzipien ermöglicht durch additive Fertigung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Maier; Professor Dr.-Ing. Thomas Vietor
• Fachliche Zuordnung: Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme ; Biomedizinische Systemtechnik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452009430

Optimale Mensch-Maschine-Schnittstellen unterstützen den Anwender und erhöhen den Nutzungskomfort. Ein gutes Beispiel hierfür ist ein konventioneller statischer Handgriff, der bis heute für verschiedene Nutzer und Bedienszenarien einen Kompromiss darstellt. Dies liegt in der unveränderlichen Form begründet, wodurch eine optimale Nutzung nur für den spezifischen Anwendungsfall und wenige Bediener möglich ist.Die Entwicklung und Realisierung eines adaptiven Griffs mit situativer, kontinuierlicher Formanpassung, abhängig von der Nutzeranthropometrie und dem Bedienszenario, verlangt die Berücksichtigung einer Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen und Randbedingungen. Dies erfordert eine interdisziplinäre Zusammenarbeit der Fachdisziplinen Ergonomie und Konstruktionstechnik. Zum einen fehlt eine Beschreibung der zu variierenden Gestaltparameter für spezifische Anthropometrie und Bedienszenarien. Zum anderen sind keine geeignete Wirkprinzipien zur technischen Realisierung der geforderten Adaptivität verfügbar. Die additive Fertigung (engl. additive manufacturing, AM) erweitert die Gestaltungsfreiheit etablierter konventioneller Fertigungsverfahren und eröffnet somit neue konstruktive Möglichkeiten zur Realisierung von kontinuierlichen Formänderungen im Sinne der Adaptivität. Ein Vorteil von AM liegt in der Möglichkeit der Kombination verschiedener Materialien in einem Bauteil, ohne dass ein zusätzlicher Fügeprozess notwendig ist. Das Potenzial von AM in Bezug auf die Realisierung eines adaptiven Griffdesigns wurde bisher nicht erforscht.Ziel dieses Forschungsvorhabens stellt daher die Untersuchung und Realisierung eines adaptiven Handgriffes unter Verwendung AM-spezifischer Wirkprinzipien dar. Dieser Ansatz wird durch eine enge Interaktion zwischen den Disziplinen der Ergonomie bzw. des Technischen Designs und der Konstruktionstechnik ermöglicht. Die Durchführung empirischer Studien mit Probanden bildet die Grundlage für die Ermittlung der optimalen Gestaltungsparameter für einen adaptiven Handgriff: Aufbau, Form und Oberfläche. Mithilfe von empirischen Studien werden zunächst die relevanten Gestaltparameter identifiziert, welche im Sinne des Universal Designs adaptiv sein müssen. Auf dieser Grundlage erfolgt eine systematische Identifizierung, Bewertung und experimentelle Untersuchung von AM-spezifischen Wirkprinzipien zur Realisierung formvariabler Strukturen. Die Gebrauchstauglichkeit wird anhand von additiv hergestellten Prototypen in Probandenstudien untersucht und sichergestellt. Eine Beteiligung von Personen mit unterschiedlicher Anthropometrie sowie körperlichen Beeinträchtigungen ist ein zentraler Aspekt in den Probandenstudien. Als Messparameter für die Bewertung der Eignung der adaptiven Griffdesigns werden subjektive Befragungen sowie die Erfassung der Flächenpressung genutzt. Somit kann das Potenzial von AM-Wirkprinzipien hinsichtlich der Realisierung adaptiver Produktdesigns am Beispiel von Handgriffen bewertet und validiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen