27. November 2018
Autor: Christoph Tamm
Tags: Ideen, Effizienz

Griffige Produkte digital entwickeln II – Lösungsansatz und Ergebnisse

Wie kann Digitalisierung die Entwicklung von Fahrradgriffen verbessern? Diese Frage stellte sich die Ergon International GmbH gemeinsam mit dem Fraunhofer LBF (Konsortialpartner des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Darmstadt) in dem Umsetzungsprojekt „Digitalisierung in der Produktentwicklung“.

Ziel des im Juni 2018 gestarteten Projekts war es, objektive Verfahren einzuführen, die realitätsnahe, nachvollziehbare und nachweisbare Entwicklungsschritte garantieren. Derzeit basiert die Entwicklung von Fahrradgriffen auf der subjektiven Rückmeldung von Probanden, die diese testen. Dabei sind jedoch die Entscheidungskriterien nicht transparent und die Ergebnisse nur schwer reproduzierbar.

Entsprechend war das zentrale Element des Umsetzungsprojekts die Entwicklung eines geeigneten Hand-Griff-Modells. 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.

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Hierzu wurden Werte für die Hand-Geometrie [1] und die Hand-Position [2] eines Fahrradfahrers aus der Literatur entnommen. Eine vereinfachte Hand-Geometrie wurde erzeugt und ein Konzept zur Berechnung mechanischer Eigenschaften entwickelt. Zudem wurden Sensitivitätsanalysen und Parameteruntersuchungen durchgeführt. Zum Abschluss wurden die ersten Simulationsergebnisse mit experimentell aufgenommenen Daten abgeglichen und das Modell im niederfrequenten Bereich validiert.

Mit Hilfe des entwickelten Modells wird es in Zukunft möglich sein, diverse mechanische Eigenschaften des Handgriffs zu bestimmen – noch bevor ein realer Prototyp hergestellt wurde. Dies können beispielsweise die lokale Druckverteilung, die Kontaktkräfte oder die maximalen Hand-Beschleunigungen sein. In weiteren Forschungs- und Entwicklungsprojekten können die Auswertungsmöglichkeiten zudem erweitert werden und die Simulationsergebnisse mit detaillierteren und umfangreicheren Messergebnissen validiert werden.

[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.

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