Methodisches Vorgehen und Co-Simulation zur Vorhersage und biomechanischen Optimierung der Mensch-Maschine-Interaktion bei Tätigkeiten mit elektrischen Handwerkzeugen

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Bengler; Professor Dr.-Ing. Sven Matthiesen
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535064559

Das Ziel des geplanten Forschungsvorhabens besteht im Aufbau eines methodischen Vorgehens und einer Co-Simulation zur Beurteilung der menschlichen Beanspruchung bei der Nutzung von Power-Tools in unterschiedlichen Power-Tool-Anwendungen. Dies ermöglicht zukünftig die ergonomisch optimierte Gestaltung von Power-Tools, indem die Auswirkung disruptiver Gestaltänderungen bereits in einer frühen Phase der Produktentwicklung unter Berücksichtigung der resultierenden menschlichen Beanspruchung bewertet werden können. Es existieren bereits Ansätze für die Simulation von Körperhaltungen und die daraus resultierenden muskuloskelettalen Belastungen des Anwenders auf Basis von Produkt- und Anwendungsrandbedingungen. Dabei werden sowohl Simulationsumgebungen genutzt, die eine realistische Körperhaltung des Anwenders mit dem Produkt in der Anwendung vorhersagen können, als auch Umgebungen, die muskuloskelettale Beanspruchungen aus der gegebenen Haltung und Belastung durch äußere Kräfte vorhersagen können. Damit existieren im Stand der Forschung Ansätze zur Haltungs- und Beanspruchungsvorhersage, welche jedoch nicht direkt auf Tätigkeiten mit elektrischen Handwerkzeugen übertragbar sind. Für die Co-Simulation werden bestehende Modellansätze genutzt, um diese für Tätigkeiten mit elektrischen Handwerkzeugen zu erweitern. Die Methode soll anhand des Beispielsystems Bohrhammer entwickelt werden. Das System Bohrhammer eignet sich besonders, da es einerseits eine hohe Beanspruchung beim Anwender hervorruft sowie in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt wird und andererseits durch die (quasi-)statische Haltung eine überschaubare Komplexität für die Methodenentwicklung mitbringt. Als Ergebnis des Vorhabens entstehen Methode und Co-Simulation zur Vorhersage der vom Anwender am wahrscheinlichsten eingenommenen Haltungen in Interaktion mit einem neu gestalteten Produkt während einer Anwendung sowie die Vorhersage der Beanspruchung des Anwenders auf Basis einer biomechanischen Simulation.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen