Labor
Ausstattung
Ausstattung
Hardware:
Mess- und Prüftechnik
- Zugprüfmaschinen Zwick/Roell Z010 (10kN), Z0.5 (0.5kN)
- Biaxiale Zugprüfmaschine (Laborentwicklung)
- Apparaturen zur Messung der Rückprallelastizität
- Durometer zur Messung der SHORE-Härte
- Allgemeine Messtechnik: Dehnungsmessstreifen, Kraftsensoren, Drucksensoren, Beschleunigungsaufnehmer, Wegaufnehmer, Distanzsensoren, Winkelaufnehmer u.a.
- USB-Messsystem zur Messung der Druckverteilung mit TekscanTM Druckmessfolien (Laborentwicklung)
- USB-Multi I/O Messkarten von National Instruments und Mailhouse Electronics
- Spannungsoptische Apparatur mit Belasungstisch
Rechnersysteme
- 2 Workstation Dell (2 Xeon 6 Core 64 GB Memory und 2 Xeon 8 Core, 32 GB Memory)
- Diverse Rechnersysteme (OS: Windows, Mac und Linux)
Digitale Bildverarbeitung
- Digitalmikroskop Keyence VXH-600 II
- Digitales 2D und 3D Bildkorrelationssystem Dantec/LIMESS
Software:
- Finite-Elemente-Programm Code_Aster (EDF Frankreich, open source) mit SALOME u. GID als Pre- und Postprozessor
- Mehrkörpersimulation (MKS) mit AnybodyTM (Anybody Technology, Dänemark)
- 3D Visualisierung, Segmentierung, Design und Modellierung mit AmiraTM (FEI, Frankreich)
- CAD-Programme: IDEAS, AutoCAD/Inventor, E-CAD EAGLE
- Mathematik-Programme: MAPLE, MatLAB, SciLab
- Messdatenerfassung: LabVIEW, DIADEM
Projekte
- Oberschenkelknochen eingespannt in einer Zug-/Druckprüfmaschine
- Anwendung des Formoptimierungsprogramms auf einen Hakens und einen Maulschlüssel
- Spannungsoptische Analyse an der Kombination Knochen/Prothese
- FEM-Spannungsanalyse an einem Oberschenkelknochen
- Fahrrad-Kraftmesspedal zur Messung der Pedalkräfte
- Messung der Druckverteilung unter der Fusssohle
- Druckverteilungsmessung
- Hüftprotektorteststand
- Nadel-Kraft-Weg-Messvorrichtung
- Spritzenpumpe
- Biaxial-Zugversuch-Messsystem
![Zwick Zuprüfmaschine (bis 10KN) Oberschenkelknochen eingespannt in einer Zug-/Druckprüfmaschine](/fileadmin/_processed_/9/e/csm_Zwick_bf75481338.png)
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Links: Zwick Zuprüfmaschine (bis 10KN)
![Zwick Zuprüfmaschine Oberschenkelknochen eingespannt](/fileadmin/_processed_/b/3/csm_Femur_DMS_ea94267fb7.jpg)
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Mitte: Oberschenkelknochen eingespannt
![Zwick Zuprüfmaschine Einsatz eines Dehnungsmessstreifens DMS am Oberschenkelknochen](/fileadmin/_processed_/1/1/csm_dms_f9f7131724.jpg)
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Rechts: Einsatz eines Dehnungsmessstreifens DMS am Oberschenkelknoche
Computersimulation der Formoptimierung eines Hakens, erstellt auf einer Silicon Graphics Workstation mit FEM Programm COSMOS/S und Formoptimierungsprogramm CAOSS (Computer Added Optimizing System Sauter, Karlsruhe).
![Formoptimierung am Beispiel eines Haken Haken vor Optimierung](/fileadmin/_processed_/8/8/csm_haken1_aba339b1fe.jpg)
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![Formoptimierung am Beispiel eines Haken Haken nach Optimierung](/fileadmin/_processed_/6/2/csm_haken2_f38c127df4.jpg)
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Spannungsanalyse mit dem FEM-Programm COSMOS am Ausgangsmodell
Ergebnis nach der Formoptimierung, die maximale Beanspruchung wird um 30% reduziert.
Spannungsoptische Demonstration an der Kombination Knochen/Prothese
![Hüftendoprothese Mechanische Stimulation an Prothese](/fileadmin/_processed_/e/4/csm_spopt2_4cc2b52d5a.jpg)
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Anhäufung der Isocromaten (Linien gleicher Hauptspannungsdifferenz) an den Stellen höhere Beabsprunchung.
![Kombination Knochen/Prothese Anhäufung der Isocromaten an den Stellen höhere Beabsprunchung](/fileadmin/_processed_/5/5/csm_spopt1_5a1d5a300d.jpg)
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Diese mechanische Stimulation führt zum Knochenumbau und schließlich zur Lockerung der Hüftendoprothese.
FEM-Spannungsanalyse an einem Oberschenkelknochen
![Oberschenkelknochen mit Prothese Oberschenkelknochen mit einzementierter Hüftendoprothese](/fileadmin/_processed_/c/c/csm_obkn1_f53ea173f4.jpg)
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Oberschenkelknochen mit einzementierter Hüftendoprothese
Fahrrad-Kraftmesspedal
Laborentwicklung zur Messung der Pedalkraft
![Kraftmesspedal Kraftmesspedal zur Montage an die Tretkurbel](/fileadmin/_processed_/b/7/csm_Kraftmesspedal_44471049aa.jpg)
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Links: Kraftmesspedal zur Montage an die Tretkurbel
![Fahrradfahrer Das Kraftmesspedal im Einsatz](/fileadmin/_processed_/2/d/csm_Fahrradfahrer_6b7ac007de.jpg)
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Mitte: Das Kraftmesspedal im Einsatz
![Bkemodell Mehrkörpersimulation mit ANYBODY](/fileadmin/_processed_/c/f/csm_bikemodel_4809edf66e.jpg)
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Rechts: Die Messergebnisse dienen als Input für die Mehrkörpersimulation mit ANYBODY (AnyBodyTech, Dänemark)
Druckverteilungsmessung unter dem Fuß
Mikrocontroller zur Messstellenabfrage und Datenaufbereitung zur Funkübertragung, BlueTooth-Funkverbindung zwischen Fußsohlenmesssystem und Notebook, Aufbereitung, Darstellung und Speicherung der Messdaten am Notebook.
![Fußdruck Druckverteilungsmessung unter dem Fuß](/fileadmin/_processed_/2/c/csm_Fu%C3%9FDruck_Small_2aca51e77f.png)
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Links: Ergebnisdarstellung der Druckverteilung, großer Druck bedeutet eine geringen Übergangswiderstand, rot dargestellt.
![Messfolien Foto Messfolien](/fileadmin/_processed_/6/2/csm_Messfolien_3_6a744a1df0.jpg)
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Abb.: Messfolien mit 84, 56 und 28 mm Kantenlänge jeweils mit 1936 Messpunkten
![Messfolie Film Druckverteilung bei Entlastung, d.h. Entfernung des Stempels](/fileadmin/_processed_/a/c/csm_MessfolieFilm480_14f84fe8e6.gif)
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Abb.: Druckverteilung bei Entlastung, d.h. Entfernung des Stempels
![Messsohle Die Fußmesssohle](/fileadmin/_processed_/d/c/csm_Messsohle_306f73f287.jpg)
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Rechts: Die Fußmesssohle (Fa. Tekscan©, USA, bzw. Megascan, Deutschland) bestehen aus horizontal und vertikal angeordneten Wiederstandsbahnen, an den Kreuzungspunkten wird der Übergangswiderstand gemessen.
![Stempel Messsohle Kalibrierung der Druckmessfolie mit einem Stempel](/fileadmin/_processed_/4/4/csm_Stempel_Messsohle_084a4e67bb.png)
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Abb:: Kalibrierung der Druckmessfolie mit einem Stempel
Hüftprotektorteststand
Testaufbau zur Testung von Hüftprotektoren (blau). Der Messstand ist mit Kraft- und Beschleunigungssensoren sowie Winkelaufnehmern ausgestattet.
Video zum Aufprall.
![Hüftprotektorteststand Testung von Hüftprotektoren](/fileadmin/_processed_/6/7/csm_Bildschirmfoto_2009-11-26_um_12.03.16_b1125b30e7.png)
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Nadel-Kraft-Weg-Messvorrichtung
Messvorrichtung zur Kraft-Wegmessung bei der Periduralanästhesie. Die Messwerte werden für die VR-Simulation (Virtual Reality) benötigt und dienen der Entwicklung von Trainingssimulatoren.
- Geschwindigkeit frei wählbar
- Vorgabe der max. Einstichtiefe
- Automatische Abschaltung und Rückfahrt auf Nullpostion bei zu hoher Kraft, z. B. Nadel trifft auf Knochen, oder durch Drücken der Not-Taste
- Die max. Kraft kann frei eingestellt werden, Messung über den Motorstrom
- Exakte Wegmessung durch integrierten Encoder, ein Schlupf wird sofort erkannt
- Exakte Kraftmessung über separatem Kraftsensor
- Zug- und Druck-Kraft messbar
- Kraftmesswert wird über einen vorhandenen Analogeingang der Schrittmotorsteuerung erfasst
- Programmierung und Steuerung ausschließlich via USB-Port
- Programmierung mit LabView (VISA-Modul)
Kooperation mit dem Universitätsklinikum Aachen, der VR-Group des Rechenzentrums der RWTH Aachen und Biomechanik Labor der FH Aachen.
![Nadel-Kraft-Weg-Messvorrichtung Messvorrichtung zur Kraft-Wegmessung bei der Periduralanästhesie.](/fileadmin/_processed_/c/8/csm_Nadel-Kraft-Weg-Messsystem_ed1499345e.jpg)
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![Nadel-Kraft Messvorrichtung zur Kraft-Wegmessung bei der Periduralanästhesie.](/fileadmin/_processed_/e/d/csm_Nadel-Kraft_49fd5c1136.jpg)
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Spritzenpumpe
> Eigenentwicklung
> Doppelhub-Spritzenpumpe
> präziser Schnrittmotor
> µControllergesteuert
> Übergabe der Steuerparameter durch LabVIEW©
![Spritzenpumpe Doppelhub-Spritzenpumpe](/fileadmin/_processed_/0/8/csm_Spritzenpumpe_adf36bcfd8.jpg)
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Biaxial-Tesstand
> Eigenentwicklung
> 4 Stk. Präzisions-Schnrittmotoren
> Echtzeit-Motosteuerung inkl. Messwertaufnahme und Videoaufzeichnung zur DIC Auswertung (Digital Image Correlation)
> LabVIEW© Mess- und Steurungsprogramm
![Biaxial-Tesstand Biaxial-Tesstand](/fileadmin/_processed_/2/b/csm_Biaxialteststand_b9124690f9.png)
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