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Preiswerte Unterarmstützen durch 3D-Druck

3D-Druck bietet eine kostengünstige Lösung für massgeschneiderte Krücken.

Maryam Mottaghi, Morgan Woods, Laura Danier, Anita So, Jacob M. Reeves, Joshua M. Pearce

― 7 min Lesedauer


3D-gedruckte Krücken: 3D-gedruckte Krücken: Eine neue Lösung möglich dank 3D-Druck. Massgeschneiderte, günstige Krücken,
Inhaltsverzeichnis

Mobilitätsprobleme sind ein grosses Thema für etwa 10 % der Erwachsenen weltweit. Diese Zahl wird nur noch steigen, da immer mehr Menschen älter werden. Häufige Probleme wie Arthritis, chronische Rückenschmerzen und Verletzungen durch Unfälle können das Bewegen schwierig machen, besonders für ältere Menschen. Bis zum Jahr 2060 wird fast ein Viertel der US-Bevölkerung 65 Jahre oder älter sein. Das bedeutet, dass mehr Menschen Hilfe beim Fortbewegen brauchen. Leider empfinden viele, die Mobilitätshilfen benötigen, diese als zu teuer, besonders in ärmeren Gegenden.

Es gibt Geräte wie Krücken, Gehstöcke, Rollatoren und Rollstühle, die man kaufen kann, aber sie können ganz schön ins Geld gehen. Zum Beispiel kann ein Set Unterarmkrücken zwischen CAD$36,66 und CAD$315,00 kosten. Das kann eine echte Herausforderung für Menschen mit knappen Budgets sein. Ausserdem sehen sich Menschen mit Behinderungen oft höheren Arbeitslosenquoten gegenüber, was es ihnen noch schwieriger macht, diese wichtigen Hilfsmittel zu finanzieren.

Diese Situation macht das Leben für Menschen mit Mobilitätsproblemen nicht nur härter, sondern schafft auch eine grössere Kluft zwischen denen, die sich Mobilitätshilfen leisten können, und denen, die es nicht können.

Die Rolle des 3D-Drucks

Hier kommt der 3D-Druck ins Spiel, der alles verändern kann. Mit 3D-Druck können wir Dinge direkt zu Hause oder in lokalen Geschäften herstellen. Diese Technologie kann die Preise für Dinge wie Mobilitätshilfen erheblich senken.

Der 3D-Druck hat sich von der Herstellung von Modellen zu der Produktion von echten, nutzbaren Produkten entwickelt. Viele Unternehmen, Gemeinschaftswerkstätten und sogar Bibliotheken nutzen mittlerweile diese Technologie. Das bedeutet, dass Menschen Gegenstände speziell für ihre einzigartigen Bedürfnisse viel günstiger erhalten können.

Zusätzlich sind viele Designs für den 3D-Druck jetzt Open Source, was bedeutet, dass jeder sie nutzen und anpassen kann. Das ist eine grossartige Nachricht für alle, die adaptive Geräte erstellen möchten. Es gibt Millionen von Designs, die kostenlos online verfügbar sind, sodass Benutzer ihre eigenen massgeschneiderten Artikel drucken können, ohne die hohen Preise der kommerziellen Produkte zahlen zu müssen.

Zum Beispiel wurde bereits ein günstiger Open-Source-Rollator entwickelt, der sowohl leicht als auch robust ist. Bei Unterarmkrücken sieht das jedoch anders aus, die bleiben nach wie vor ziemlich teuer und weniger anpassbar.

Eine Lösung in Sicht

Es gibt einen klaren Bedarf an erschwinglichen, anpassbaren Krücken. Das Ziel ist hier, eine kostengünstige Unterarmkrücke zu schaffen, die einfach gedruckt und an die Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden kann. Durch die Verwendung einfacher, kostengünstiger 3D-Drucktechniken können Teile speziell für den Nutzer hergestellt werden.

Es wurden Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass diese Krücken das erforderliche Gewicht und den Druck aushalten können. Dabei wurde die Krücke belastet und geschaut, wie sie sich gegen Abnutzung schlägt. In den Tests hielten die Krücken stark, sogar unter hohem Druck.

Verwendete Materialien

Der Designprozess beinhaltet die Herstellung von Krücken aus Holzstäben und 3D-gedruckten Verbindungen. Hartholz wurde gewählt, weil es stabil, leicht zu finden und recycelbar ist. Studien zeigen, dass Holz eine viel umweltfreundlichere Option ist als Metall, das oft in Mobilitätshilfen verwendet wird.

Die Open-Source-Krücke verwendet mehrere 3D-gedruckte Teile, darunter den Griff und die Manschette. Diese Teile sind so konzipiert, dass sie bequem und sicher sind. Ausserdem kann der Beinbereich an die Höhe des Benutzers angepasst werden.

3D-Drucker halfen dabei, jedes Teil mit verschiedenen Arten von Kunststoff zu erstellen, die sowohl langlebig als auch flexibel sind. Der gesamte Montageprozess ist ziemlich einfach. Ziel war es, eine Krücke zu schaffen, die nicht nur funktional, sondern auch leicht und benutzerfreundlich ist.

Drucken der Krücken

Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung aller benötigten Komponenten. Die Hauptteile wurden mit einem bestimmten Kunststoff gedruckt, der für Abnutzung und Beanspruchung geeignet ist. Nach der Fertigstellung wurden die Teile zusammengebaut.

Das gewählte Design wurde absichtlich so strukturiert, dass weniger Kunststoff verbraucht wird, während die Krücke stark und effektiv bleibt. Der Prozess dauert eine Weile, aber er kann zu einem massgeschneiderten Produkt führen, das speziell auf die Bedürfnisse des Nutzers abgestimmt ist.

Testen der Krücken

Nachdem die Krücken gebaut waren, wurden sie einer Reihe von Tests unterzogen, um zu sehen, wie gut sie Gewicht aushalten können. Die Krücken bestanden diese Tests und unterstützten mehr Gewicht als erwartet. Tatsächlich hielten sie über 39 % mehr als die erforderliche Gewichtsgrenze aus, was bedeutet, dass sie den normalen Gebrauch sicher bewältigen können.

Die Stärke der Krücken wurde gemessen, und die Ergebnisse zeigten, dass sie sehr schwere Personen unterstützen können, was die meisten kommerziellen Krücken nicht können. Das ist grossartig, denn es bedeutet, dass die Open-Source-Krücken für ein breiteres Spektrum von Nutzern funktionieren können.

Die Ergebnisse der Tests

Während der Tests stellte sich heraus, dass die meisten Schwachstellen an den Holzstäben lagen. Das bedeutet, dass die Kunststoffteile gut hielten, das Holz aber stärker sein musste. Diese Schwachstellen lieferten wertvolle Informationen zur Verbesserung zukünftiger Designs.

Die Geschwindigkeit, mit der diese Krücken produziert werden können, ist ein weiterer entscheidender Verkaufsfaktor. Die Gesamtkostenreduktion bedeutet, dass mehr Menschen sich diese massgeschneiderten Hilfen leisten können. Die Gesamtkosten für die Herstellung einer dieser Krücken lagen bei etwa CAD$35,38, was viel günstiger ist als die meisten kommerziellen Versionen.

Vorteile der Open-Source-Krücke

Die Open-Source-Krücke bietet zahlreiche Vorteile für die Nutzer.

  • Gewicht und Kosten: Die Krücke ist viel leichter als traditionelle Krücken, was die Nutzung erleichtert. Die Kosten sind ebenfalls deutlich niedriger, was eine bessere Option für Menschen mit begrenztem Einkommen darstellt.

  • Anpassbarkeit: Dank des 3D-Drucks kann die Krücke auf die individuellen Nutzer zugeschnitten werden. Dieser persönliche Touch sorgt für Komfort und Effizienz.

  • Nachhaltigkeit: Die Verwendung von Holz und recycelbarem Kunststoff macht diese Option umweltfreundlicher als Kunststoff- oder Aluminiumkrücken.

  • Zugänglichkeit: Mehr Menschen können ihre eigenen Krücken herstellen oder sie in der Nähe anfertigen lassen, was es einfacher macht, eine Lösung zu finden, die für sie funktioniert.

Zukünftige Verbesserungen

Obwohl die Open-Source-Krücke grosses Potenzial zeigt, gibt es Verbesserungsmöglichkeiten. Ein mögliches Update könnte darin bestehen, weniger Kunststoff zu verwenden, indem der Druckprozess umgestaltet wird. Die Unterarmteile in zwei Stücke zu teilen, könnte den Materialverbrauch reduzieren und dabei die Stärke der Krücke beibehalten.

Höhenverstellbare Designs könnten ebenfalls untersucht werden, sodass Nutzer die Höhe der Krücke unterwegs ändern können. Das wäre besonders hilfreich, wenn unterschiedlich grosse Personen die gleiche Krücke nutzen.

Insgesamt gibt es Möglichkeiten für kontinuierliche Entwicklungen und bessere Designs, plus die Herausforderung, Krücken zu gestalten, die auf kleineren Maschinen gedruckt werden können. Zukünftige Produkte könnten einfachere Designs umfassen, die auf kleineren 3D-Druckern passen, ohne die Stärke zu opfern.

Fazit

Die Open-Source-Krücke stellt einen bedeutenden und aufregenden Fortschritt im Bereich erschwinglicher Mobilitätshilfen dar. Mit einem leichten Design, einer durchschnittlichen Tragfähigkeit, die viele kommerzielle Krücken übertrifft, und geringen Produktionskosten könnte diese Krücke das Leben von Menschen, die mit Mobilitätsproblemen kämpfen, verändern.

Menschen mit Mobilitätsproblemen durch zugängliche, massgeschneiderte Lösungen zu ermächtigen, könnte zu mehr Unabhängigkeit führen. Der 3D-Druck eröffnet nicht nur den Weg für personalisierte Produkte, sondern bringt auch die Hoffnung, wirtschaftliche Barrieren zu überwinden, mit denen viele zu kämpfen haben.

Wie man so schön sagt: "Warum gehen, wenn man rollen kann?" Nur Spass-gehen ist auch super! Aber mit Geräten wie diesem kann die Reise einfacher und weniger wie ein Durchqueren eines Hindernisparcours sein. Mit den richtigen Werkzeugen können Menschen mit Mobilitätsherausforderungen das Leben Schritt für Schritt-im wahrsten Sinne des Wortes-angehen!

Originalquelle

Titel: Open-source 3D Printable Forearm Crutch

Zusammenfassung: Although there has been considerable progress in distributed manufacturing of open-source designs for mobility aids, there is a notable lack of affordable, open-source crutches. Crutches are a vital tool for many individuals with mobility impairments, yet the high costs limit accessibility. Even more, they are in short supply in regions undergoing conflict. The goal of this study is to address this need by leveraging the principles of free and open-source hardware and the capabilities of digital distributed manufacturing to create a low-cost, functional crutch that can be easily produced and customized locally using inexpensive desktop 3D printers. All the design files are open-source, and the design process incorporated load-bearing tests using a hydraulic actuator under static loading conditions to meet the ISO 11334-1:2007 standard for walking aids. The open-source forearm crutch developed in this study not only surpasses the requirements of the ISO method for load capacity (1,516.3 {+/-} 169.9 N, which is 51.6% percent above needs), weighs a fraction of comparable commercial systems (0.612 kg or 27%% of proprietary devices), and is customizable, but also offers a highly cost-effective solution; costing CAD $36 in material, which is less than all equivalent crutches on the open market. If recycled plastic is used, the material cost of the crutch could be further reduced to under CAD $13, making it much more accessible.

Autoren: Maryam Mottaghi, Morgan Woods, Laura Danier, Anita So, Jacob M. Reeves, Joshua M. Pearce

Letzte Aktualisierung: 2024-11-15 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.11.12.24317179

Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.11.12.24317179.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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