Simulationsmethoden zur Unterstützung in der Biomechanik

Die Einbindung der numerischen Simulation bereits in die Entwurfs- und Konzeptionsphase von Prothesenprototypen bringt in jeglicher Hinsicht große Vorteile. Der iterative Optimierungsprozess der Prothese erfolgt nun durch numerische Analyse der Prothese und nicht mehr auf der Basis zeit- und kostenintensiver Experimente. Damit können Entwicklungskosten gesenkt und die Stabilität und mechanische Funktionalität einer Prothese frühzeitig durch numerische Sensitivitätsstudien abgesichert werden. In der Präsentation wurde die digitale Prozesskette für die Entwicklung von Prothesenprototypen aufgezeigt. Mit einem optischen Bewegungserfassungssystem der Firma Qualisys wurde zunächst der Gang eines unterschenkelamputierten Probanden aufgezeichnet. Zur Modellierung des Probanden wurde der LSTC Hybrid III 50-Perzentil-Dummy verwendet. Er wurde durch 'Amputation' an die Anatomie des Probanden angepasst, mit der zu untersuchenden Prothese 'versorgt' und anschließend mit den aufgezeichneten Bewegungsdaten animiert. Eine mit LS-DYNA durchgeführte nichtlineare Finite-Elemente-Analyse gab Einblicke in die in der Prothese auftretenden Spannungen während des Gehens. Sich wiederholende, arbeits- und zeitaufwändige Arbeitsschritte wurden mithilfe eines im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Workflows automatisiert.