Het Ontwerpen van een 3D-printbare Mechanische Handprothese. Ir. Marco W.M. Groenewegen

Transcriptie

1 Het Ontwerpen van een 3D-printbare Mechanische Handprothese Ir. Marco W.M. Groenewegen

2 De Ideale Prothese WILMER Approach 1 - the 4 C s Hosmer Model 5X Split Hook ilimb Ultra Revolution 1. Plettenburg, D.H. (1998) Basic requirements for upper extremity prostheses: the WILMER approach 2. Schlesinger G. (1919) Der Mechanische Aufbau der Künstlichen Glieder 3. Biddiss E, Chau T. (2007). Upper extremity prosthesis use and abandonment: a survey of the last 25 years 4. Fishman S, Berger N. (1955) The choice of terminal devices 2

3 De Ideale Prothese Hosmer Model 5X Split Hook WILMER Approach 1 - the 4 C s Control Comfort Afwijspercentage tot wel 45% 3 Gewicht 4 ~350gram Cosmetics Cost De zes belangrijkste grijpmethodes van een natuurlijke hand 2 ilimb Ultra Revolution 227 gram 515 gram Plettenburg, D.H. (1998) Basic requirements for upper extremity prostheses: the WILMER approach 2. Schlesinger G. (1919) Der Mechanische Aufbau der Künstlichen Glieder 3. Biddiss E, Chau T. (2007). Upper extremity prosthesis use and abandonment: a survey of the last 25 years 4. Fishman S, Berger N. (1955) The choice of terminal devices 3

4 De Ideale Prothese Ideale Prothese? Control Comfort Cosmetic Cost Middenweg Hosmer Model 5X Split Hook ilimb Ultra Revolution 227 gram 515 gram Plettenburg, D.H. (1998) Basic requirements for upper extremity prostheses: the WILMER approach 2. Schlesinger G. (1919) Der Mechanische Aufbau der Künstlichen Glieder 3. Biddiss E, Chau T. (2007). Upper extremity prosthesis use and abandonment: a survey of the last 25 years 4. Fishman S, Berger N. (1955) The choice of terminal devices 4

5 Compliant Elastische deformatie Voordelen Elimineert wrijving, slijtage, terugslag Geen smeermiddel Geen assemblage Mechanische grijper Nadelen Energie opgeslagen in elastische onderdelen Flexibiliteit vs Stijfheid One Piece Gripper, Lu

6 Ondergeactueerde Mechanismes Minder actuatoren dan Graden van Vrijheid (GvV) Two Phalanx Underactuated Mechanism Birglen

7 Literatuuronderzoek TBM Hand, Dechev et al Compleet bereik GvV Ondergeactueerd Slank Fully Compliant Under-Actuated Finger, Steutel 2010 Beperkte beweging (90 o ) Omvormend Ondergeactueerd Breed 7

8 Omzetten naar Compliant Pinverbinding Buigingsscharnier 8

9 Omzetten naar Compliant Buigingsscharnieren Hybride 9

10 Optimalisatie 10

11 Materiaal Plastische vervorming Typical stress vs. strain diagram with the various stages of deformation 11

12 3D Printen FDM vs SLS Polyamide 1200 (PA1200 Nylon) Minimale wanddikte: 0.75mm Shapeways 3D Printing Selective Laser Sintering (SLS) Printer Accuraatheid: ±0.15mm Uitsparing: 0.5mm 12

13 Prototype Control, Comfort, Cosmetic, Cost Lichtgewicht - 3 gram Simpel - 4 Onderdelen, Geen Assemblage Goedkoop - 6,50 13

14 Compleet 3D Geprinte Hand 14

15 Compleet 3D Geprinte Hand Zelfde ontwerpeisen Basis prothese capaciteiten 15

16 Resultaat Geen extern materiaal (kabels, schroeven, scharnieren etc.) ilimb Ultra Revolution 515gram Split Hook BP Prosthetic 227gram Twee setjes kaartspellen 132gram Lichtgewicht Simpel 71 gram (112 gram) 12 components Goedkoop <

17 Alternatieven OpenHand Project Eerste 3D Geprinte Prothese hand 17

18 Alternatieven Hobbyisten FlexyHand (by Steve Wood) Open Source Robohand 18

19 e-nable A network of passionate volunteers using 3D printing to give the World a "Helping Hand. 1 op 1200 geboren met bovenste ledenmaat abnormaliteit 19

20 e-nable Raptor Hand Flexy-Hand 2 20

21 e-nable 21

22 e-nable 22

23 e-nable 23

24 Het Ontwerpen van een 3D-printbare Mechanische Handprothese Ir. Marco W.M. Groenewegen

25 25

26 Cost Component Material Finishing Costs PalmBase Black 69,69 PalmBaseCover Black 11,41 Finger01 (Index) RoyalBlue 6,94 Finger02 (Middle) RoyalBlue 9,29 Finger03 (Ring) RoyalBlue 6,94 Finger04 (Pinky) RoyalBlue 5,74 Finger05 (Thumb) RoyalBlue 5,40 ThumbBaseCover Black 3,35 ThumbBaseCoverPin Black 1,62 BasePin Black 2,33 WippleTree WSF 5,11 WippleTreePullbar RoyalBlue 3,25 HandleBarConstruction RoyalBlue 58,54 Taxes and Shipping costs 5,68 Total - Cosmetic Version 195,29 ilimb Ultra Revolution Split Hook BP Prosthetic

27 Software Eindige Elementen Methode (EEM) Analyse Berekeningen 3D Ontwerp 27

28 Dimensions Anthropomorphic Dimensions 28

29 Omzetten naar Compliant 29

30 Omzetten naar Compliant 30