Digitalisierung von Entwicklungsprozessen

Entwicklungsprozess "greifbar" gemacht

Methoden und Werkzeuge zur Digitalisierung des Entwicklungsprozess von ergonomischen Fahrradgriffen

© Video: Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum c/o Industrie- und Handelskammer Darmstadt | © Bild: Ergon International GmbH

© Ergon International GmbH
Fahrradgriff
Numerisches Modell von Hand und Griff *
Numerisch berechnete Druckverteilung

Griffflächen als Mensch-Maschine-Schnittstelle

Griffflächen sind komplexe, in der Entwicklung oft vernachlässigte, Mensch-Maschine-Schnittstellen. Bei der Auslegung von Griffverbindungen kommt es häufig zu einem Zielkonflikt zwischen der möglichst präzisen Führung des gehaltenen Gegenstandes und der notwendigen Reduktion der Vibrationsübertragung auf den Menschen. Als Designfreiheitsgerade stehen die Geometrie der Grifffläche sowie die Eigenschaften des jeweiligen Materials zur Verfügung.

Digitalisierung des Entwicklungsprozesses als Herausforderung

Griffverbindungen werden heute oft in iterativen Prozessen entwickelt. Ergonomiespezialisten, Designer und Fachleute für das Herstellungsverfahren steuern Ihre Expertise bei. Es entstehen erste Prototypen, welche durch Probanden getestet und bewertet werden. Die Bewertung der Prototypen unterscheidet sich oft von Proband zu Proband.

Um diesen Entwicklungsprozess zu beschleunigen wurde eine Methode entwickelt um eine erste Eigenschaftsabsicherung von Fahrradgriffen mittels numerischer Simulationen zu ermöglichen. Unter Berücksichtigung der Eingangs- (z.B. Material) und Optimierungsgrößen (z.B. lokale Druckverteilung) wurde daher ein virtuelles numerisches Modell des Hand-Griff-Kontakts aufgebaut und es wurden erste numerische Ergebnisse erzeugt. Neben der Modellbildung zeigte sich die Bewertung der Ergebnisse als herausfordernd.

In einem parallelen Projekt wurden experimentelle Arbeiten durchgeführt um die Simulationsergebnisse bewerten zu können. Neben Beschleunigungs- und Kraftmesswerten wurde die Ermüdung der Muskeln mittels Elektromyographie (EMG) ermittelt.

Schnellerer Entwicklungsprozess und geringere Werkzeugkosten

Durch die entwickelte Methode wird eine schnelle, erste Bewertung von Griffen möglich ohne Prototypen herzustellen. Eine Bewertung durch TestfahrerInnen ist weiterhin nötig, allerdings kann die Anzahl notwendiger Prototypenvarianten reduziert werden. Hierdurch wird der Entwicklungsprozess beschleunigt und es werden Werkzeug- sowie Fertigungskosten in der Entwicklungsphase eingespart.

*Grafik mit Abbildunge aus: [1] JEE, Soo-chan & HWAN YUN, Myung. "An anthropometric survey of Korean hand and hand shape types". International Journal of Industrial Ergonomics. 2016, vol 53, p. 10–18. [2] DIN EN ISO 5349-1:2001-12, „Mechanische Schwingungen - Messung und Bewertung der Einwirkung von Schwingungen auf das Hand-Arm-System des Menschen - Teil 1: Allgemeine Anforderungen“; Deutsche Fassung EN ISO 5349-1:2001.

 

Gefördert durch:

Teilweise gefördert durch das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Darmstadt als Teil der Förderinitiative „Mittelstand 4.0 – Digitale Produktions- und Arbeitsprozesse“ des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) 

Projektpartner: