Het Ontwerpen van een 3D-printbare Mechanische Handprothese Ir. Marco W.M. Groenewegen
[email protected] 24-9-2015
1
De Ideale Prothese WILMER Approach1 - the 4 C’s
Hosmer Model 5X Split Hook
1. 2. 3. 4.
iLimb Ultra Revolution
Plettenburg, D.H. (1998) Basic requirements for upper extremity prostheses: the WILMER approach Schlesinger G. (1919) Der Mechanische Aufbau der Künstlichen Glieder Biddiss E, Chau T. (2007). Upper extremity prosthesis use and abandonment: a survey of the last 25 years Fishman S, Berger N. (1955) The choice of terminal devices
2
De Ideale Prothese WILMER Approach1 - the 4 C’s • Control • Comfort • Afwijspercentage tot wel 45%3 • Gewicht4 ~350gram
• Cosmetics Hosmer Model 5X Split Hook
227 gram € 130 1. 2. 3. 4.
De zes belangrijkste grijpmethodes van een natuurlijke hand2
• Cost
iLimb Ultra Revolution
515 gram € 35.000
Plettenburg, D.H. (1998) Basic requirements for upper extremity prostheses: the WILMER approach Schlesinger G. (1919) Der Mechanische Aufbau der Künstlichen Glieder Biddiss E, Chau T. (2007). Upper extremity prosthesis use and abandonment: a survey of the last 25 years Fishman S, Berger N. (1955) The choice of terminal devices
3
De Ideale Prothese
• Ideale Prothese? • • • •
Control Comfort Cosmetic Cost
• Middenweg Hosmer Model 5X Split Hook
iLimb Ultra Revolution
227 gram
515 gram
€ 130
€ 35.000
1. 2. 3. 4.
Plettenburg, D.H. (1998) Basic requirements for upper extremity prostheses: the WILMER approach Schlesinger G. (1919) Der Mechanische Aufbau der Künstlichen Glieder Biddiss E, Chau T. (2007). Upper extremity prosthesis use and abandonment: a survey of the last 25 years Fishman S, Berger N. (1955) The choice of terminal devices
4
Compliant • Elastische deformatie • Voordelen
Mechanische grijper
• Elimineert wrijving, slijtage, terugslag • Geen smeermiddel • Geen assemblage
• Nadelen • Energie opgeslagen in elastische onderdelen • Flexibiliteit vs Stijfheid One Piece Gripper, Lu 2006
5
Ondergeactueerde Mechanismes • Minder actuatoren dan Graden van Vrijheid (GvV)
Two Phalanx Underactuated Mechanism Birglen 2011
6
Literatuuronderzoek
TBM Hand, Dechev et al. 1999
• Compleet bereik • GvV Ondergeactueerd • Slank
Fully Compliant Under-Actuated Finger, Steutel 2010
• Beperkte beweging (90o) • Omvormend Ondergeactueerd • Breed 7
Omzetten naar Compliant • Pinverbinding
Buigingsscharnier
8
Omzetten naar Compliant • Buigingsscharnieren
• Hybride
9
Optimalisatie
10
Materiaal • Plastische vervorming Typical stress vs. strain diagram with the various stages of deformation
11
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
Prototype Control, Comfort, Cosmetic, Cost • Lichtgewicht
-
3 gram
• Simpel
-
4 Onderdelen, Geen Assemblage
• Goedkoop
-
€ 6,50
13
Compleet 3D Geprinte Hand
14
Compleet 3D Geprinte Hand • Zelfde ontwerpeisen
• Basis prothese capaciteiten
15
Resultaat
iLimb Ultra Revolution 515gram Split Hook BP Prosthetic 227gram
• Geen extern materiaal • (kabels, schroeven, scharnieren etc.)
• Lichtgewicht
71 gram (112 gram)
• Simpel
12 components
• Goedkoop
< € 200
Twee setjes kaartspellen 132gram
16
Alternatieven
• OpenHand Project • “Eerste 3D Geprinte Prothese hand”
17
Alternatieven • Hobbyisten • FlexyHand (by Steve Wood)
• Open Source • Robohand
18
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
• www.enablingthefuture.org
19
e-NABLE • Raptor Hand
• Flexy-Hand 2
20
e-NABLE
21
e-NABLE
22
e-NABLE
• www.enablingthefuture.org 23
Het Ontwerpen van een 3D-printbare Mechanische Handprothese Ir. Marco W.M. Groenewegen
[email protected] 24-9-2015
www.enablingthefuture.org
24
25
Cost
Component
Material Finishing
PalmBase PalmBaseCover Finger01 (Index) Finger02 (Middle) Finger03 (Ring) Finger04 (Pinky) Finger05 (Thumb) ThumbBaseCover ThumbBaseCoverPin BasePin WippleTree WippleTreePullbar HandleBarConstruction Taxes and Shipping costs
Black Black RoyalBlue RoyalBlue RoyalBlue RoyalBlue RoyalBlue Black Black Black WSF RoyalBlue RoyalBlue
Total - Cosmetic Version
Costs 69,69 11,41 6,94 9,29 6,94 5,74 5,40 3,35 1,62 2,33 5,11 3,25 58,54 5,68
iLimb Ultra Revolution € 35.000 Split Hook BP Prosthetic € 130
€ 195,29
26
Software Eindige Elementen Methode (EEM) Analyse
Berekeningen
3D Ontwerp
27
Dimensions • Anthropomorphic Dimensions
28
Omzetten naar Compliant
29
Omzetten naar Compliant
30
