V podjetju posebni fokus namenjamo razvoju ergonomskih izdelkov, ki jih 3D tiskamo ter tako zagotavljamo popolno personalizacijo izdelka tako iz vidika velikosti, prileganja, barv in materialov.
Na trgu že obstaja kar nekaj primerljivih ergonomskih rešitev, ki pa so izdelane s standardnimi tehnologijami izdelave. To pomeni, da se uporabljajo standardni materiali (npr. silikon, pena ali guma), naš pristop pa sloni na tehnologiji uporabe celičnih struktur z vidika zagotavljanja še boljšega biomehanskega odziva, udobja, popolne prilagoditve izdelka uporabniku in v končni fazi tudi iz vidika trajnosti, saj je naša rešitev okolju bistveno prijaznejša.
V podjetju smo v tesnem sodelovanju z ekipo IPD CAD Lab FS MB (Laboratorij za integriran razvoj izdelkov in CAD Fakultete za Strojništvo v MB) razvili prvi celični ergonomski naslon. Geometrija naslona je bila oblikovana z upoštevanjem naslednjih kriterijev:
• Optimalno prileganje roki uporabnika s kombinacijo dvojne ukrivljenosti profila.
• Variabilen radij na kontaktnem robu, ki zagotavlja mehkejšo podporo.
• Simetrična oblika blazinice po vzdolžni in prečni smeri, kar omogoča vsestransko uporabo.
Sama celična struktura zagotavlja ustrezno zračnost, udobnost, ter lahkost izdelka.
Na podlagi rezultatov testiranja prvih prototipov, ki smo jih 3D natisnili je sledila prva topološko – geometrijska korekcija naslona za roko, s čimer smo definirali dimenzijsko – topološki okvir blazinici in posledično tudi baze.
Razvoj biomehanskega numeričnega modela roke za izboljšanje lastnosti celičnega naslona
Osnovna geometrija roke je bila ustvarjena na podlagi CT-skena, ki je zajemal mehka tkiva ter kosti koželjnice in podlahtnice. Pri numerični simulaciji so bila vsa mehka tkiva združena v enoten del (part), kar je omogočilo poenostavitev modela in optimizacijo računalniške obdelave.
Ker dlan v simulaciji ni bila v stiku z naslonom in je bila obravnavana kot togo telo, kosti dlani niso bile vključene v geometrijski model roke. Položaj roke in kosti je bil prilagojen uporabi celičnega naslonjala pri delu z namizno računalniško miško.
Transparentni pogledi modela roke prikazujejo položaj kosti koželjnice in podlahtnice znotraj mehkega tkiva ter njihovo razmerje do naslona. Kosti so bile antropometrično prilagojene položaju, ki ustreza uporabi računalniške miške. Zagotavljanje pravilne pozicije je ključnega pomena, saj debelina sloja mehkega tkiva med kostjo in naslonom bistveno vpliva na porazdelitev in velikost kontaktnega tlaka.
Pri analizi biomehanskih sistemov, kot je simulacija interakcije med roko in naslonom, se pogosto uporabljata parametra kontaktni tlak in pomik, kar smo upoštevali pri samem razvoju izdelka. Velikost kontaktnega tlaka je povezana z udobjem, saj lahko previsoke vrednosti in koncentracije tlaka povzročijo nelagodje ali celo poškodbe mehkega tkiva.
Po drugi strani se parameter pomika uporablja za vrednotenje stabilnosti analizirane komponente. Maksimalni kontaktni tlak in njegova razporeditev sta bila analizirana na meji med blazinico in roko. Vertikalni pomik blazinice je predstavljen v prerezu.
Za namen mehanskega testiranja je bila določena geometrija na podlagi standarda ISO 3386-1:1996 v obliki odprtih oz. zaprtih cilindričnih vzorcev, kjer je bil premer 60 mm in debelina 15 mm. Skupno je bilo tekom projekta testiranih več kot 40 različnih vzorcev, ki so imeli različne debeline ligamentov, premerov celic in odprto/zaprto strukturo. Debelina vzorcev je bila predvsem generirana na podlagi predlagane debeline blazinice, saj se z večanjem debeline poveča tudi število osnovnih celic po višini in posledično spremeni mehanski odziv.
Na podlagi vseh izvedenih analiz in eksperimentalnih testiranj smo razvili končno geometrijo blazinice, ki v celoti izpolnjuje začetno zastavljene zahteve projekta. Ključni dejavnik je bila uvedba funkcionalne gradacije velikosti celic, ki je omogočila optimalno ravnovesje med mehanskim odzivom, stabilnostjo in udobjem uporabe. V sredini blazinice smo dosegli mehkejši odziv za zagotavljanje večjega udobja, medtem ko so bolj toga zunanja območja omogočila potrebno oporo.
Zakaj pri tem ne uporabljamo standardnih metod proizvodnje (npr. brizganje gume)?
Prilagoditev aplikaciji: 3D tisk nam omogoča izdelavo kompleksnih celičnih struktur, ki so optimizirane za doseganje posameznih lastnosti, kot so izjemna udobnost, elastičnost, trdnost, vzdržnost, absorpcija energije, kar z standardnimi materiali ni možno.
Kompleksnost izdelka: tehnologija nam omogoča, da lahko izdelamo geometrije, ki do sedaj s tradicionalnimi proizvodnimi tehnologijami niso bile mogoče in se popolnoma približamo zahtevam uporabnika.
Znižanje mase izdelka: celične strukture nam omogočajo, da drastično znižamo maso izdelka (do 80%) in hkrati ohranimo mehanske lastnosti izdelka, kot so trdnost, fleksibilnost in ustrezen mehanski odziv. To je velika prednost v aplikacijah, kjer je poudarek na zmanjševanju teže, predvsem v avtomobilski in letalski industriji (oz. v našem primeru na ergonomskem izdelku, ki ga lahko kupec odnese tudi s seboj na letalo).
Zmanjševanje nastajanja odpadka pri proizvodnji: 3D tehnologija tiska omogoča skoraj 100% izkoristek materiala (tisk brez podpor, odvečen prah pa se lahko ponovno uporabi). To pomeni, da so stroški materiala bistveno nižji, hkrati pa je proces izjemno trajnostno naravnan.