Materialwissenschaft in der tragbaren Exoskelett-Technologie

Die Entwicklung eines bionischen Systems zum Gehen ist ein heikler Balanceakt. Jedes zusätzliche Gramm Gewicht am Rahmen bedeutet ein Gramm, das der Benutzer tragen muss. Gleichzeitig birgt eine zu starke Reduzierung der Stabilität das Risiko eines Strukturversagens. Um die Funktionsweise dieser „Roboterbeine“ zu verstehen, müssen wir die drei Hauptbestandteile des Exoskeletts betrachten: den Hüftgurt, die mechanischen Beine und das Tragesystem. Teil 1: Materialien für den Hüftgurt. Der Hüftgurt dient als strukturelle Verankerung für jedes Exoskelett, ob mit oder ohne Antrieb. Er verbindet den menschlichen Oberkörper mit den mechanischen Gliedmaßen. Daher muss er hohem Druck standhalten und gleichzeitig die empfindliche Elektronik im Inneren schützen. Bei der Auswahl eines Metalls für diesen Kern entscheiden sich Ingenieure typischerweise zwischen Titan- und Aluminiumlegierungen.

Titanlegierungen sind die beste Wahl für Outdoor-Anwendungen und Hochleistungsbionik. Als Material, das häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie bei medizinischen Implantaten verwendet wird, bietet es ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ist sehr langlebig. Ein Titangürtel kann deutlich dünner und kompakter als andere Metalle sein und dabei dennoch eine ausreichende strukturelle Festigkeit beibehalten.

Titan ermöglicht die Konstruktion eines stabilen und kompakten Rahmens, die Tragfähigkeit hängt jedoch von der gesamten Gerätekonstruktion ab. Darüber hinaus ist Titan von Natur aus korrosionsbeständig (insbesondere gegenüber Salzwasser oder der Feuchtigkeit eines regnerischen Weges) und äußerst langlebig.

Seine extreme Robustheit macht es zur ersten Wahl für professionelle Hardware und den Einsatz unter rauen Außenbedingungen.

Aluminiumlegierungen eignen sich auch hervorragend für leichte und schnelle Anwendungen. Obwohl sie nicht so fest wie Titan sind, sind sie deutlich günstiger. Dadurch sind sie eine gängigere und kostengünstigere Lösung für tragbare Robotik wie Exoskelette.

Zusammenfassung: Wählen Sie Titan, wenn Sie Wert auf Langlebigkeit und Leistung unter rauen Außenbedingungen legen. Wenn Sie sich hauptsächlich zu Hause oder in der Öffentlichkeit bewegen, entspricht ein Exoskelett-Rahmen aus Aluminium oft perfekt Ihren Bedürfnissen und Ihrem Budget.

Teil 2: Materialien für den Beinrahmen

Die Beinrahmen sind das „Gerippe“ des Exoskelettsystems. Sie müssen steif genug sein, um die Motorkraft ohne Verbiegen in einen Schritt zu übertragen. Im Bereich der Hochleistungsverbundwerkstoffe fallen die Wahlen oft auf kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) und glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK).

Design von Outdoor-Exoskeletten einfließen – von der strukturellen Festigkeit bis hin zu Aufbewahrung und Schutz.

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), auch bekannt als Glasfaser, bietet eine kostengünstigere Alternative. Er ist schwerer und weniger steif als CFK, bietet aber eine gute Stoßfestigkeit.

Zusammenfassung:Wählen Sie CFK, wenn Sie Wert auf geringes Gewicht und Langlebigkeit legen. Fiberglas ist jedoch eine praktische Wahl, wenn die Kosten eine Rolle spielen und extreme Festigkeit oder minimales Gewicht nicht erforderlich sind.

Teil 3: Materialien für das Tragesystem

Das "Tragesystem" ist der wichtigste Teil der Konstruktion, da es der einzige Teil ist, der Ihren Körper berührt. Wenn diese Schnittstelle unbequem ist, ist diese Exoskelett-Technologie unbrauchbar.

Um einen sicheren und bequemen Sitz zu gewährleisten, verwendet das Assistenzsystem häufig hochdichte, weiche Polster, die den Druck verteilen. Das Tragen eines Exoskeletts kann Druck auf Ihre Gliedmaßen und die Kontaktstellen an Ihren Beinen ausüben. Bei unsachgemäßer Handhabung kann dies zu Reibung und Druckstellen führen. Die weiche Polsterung dient als Dämpfung und hilft, den Kontaktdruck während der Nutzung zu verteilen.

Außerdem erwärmt sich der menschliche Körper beim Gehen, und es bildet sich Feuchtigkeit. Atmungsaktive Stoffe helfen, Ihre Temperatur zu regulieren und für Hygiene zu sorgen.

Der Ascentiz-Ansatz: Die optimale Lösung

Bei Ascentiz möchten wir Ihnen das passende Produkt für Ihre individuellen Bedürfnisse bieten. Wir bieten zwei Versionen an: Pro und Ultra. Sie können das Materialprofil auswählen, das zu Ihrem Einsatzort und Ihren Bewegungen passt.

Die Ultra-Version: Höchstleistung

Das Ultra-Modell ist für alle, die die absolut beste bionische Technologie wünschen.

• Gürtel: Dieser Gürtel besteht aus der Titanlegierung AMS 4928 Ti-6AI-4V (Grad 5) in Luft- und Raumfahrtqualität und bietet einen robusten Kern, der dünner, stärker und langlebiger im Outdoor-Bereich ist.
• Beine: Gefertigt aus hochfestem Toray T700 PAN-based Carbon Fiber (CFRP), das als Industriestandard gilt. Dieses Material zeichnet sich durch seine hohe Kohlenstoffreinheit aus und besitzt eine Zugfestigkeit von 4.900 MPa. Es bietet das beste Leistungsgewicht bei gleichzeitig optimaler Leichtigkeit und Stabilität.
• Ideal für: Wandern und Outdoor-Aktivitäten, bei denen der Titan-Gürtel und die Carbonfaser-Beinmodule des Ultra besonders geschätzt werden.

Die Pro-Version: Zuverlässige Unterstützung im Alltag

Das Pro-Modell wurde entwickelt, um Sie in Ihrer Umgebung zu unterstützen und Ihnen im Alltag Sicherheit zu geben.

• Gürtel: Hergestellt aus einer robusten Aluminiumlegierung, bietet er eine leichte und steife Basis, die ideal für Stadtspaziergänge und den Gebrauch zu Hause geeignet ist – und das alles zu einem erschwinglichen Preis.
• Beine: Die Beinmodule aus widerstandsfähigem kohlenstofffaserverstärktem Polymer (CFK) bieten eine stabile Struktur zur Unterstützung der Hüfte. Beide Geräte der H-Serie wiegen inklusive Akku 2,5 kg.
• Ideal für: Unterstützung zu Hause, im Alltag und für Anwender, die ein hochwertiges bionisches Erlebnis zu einem besseren Preis wünschen.

Sind Sie bereit, die perfekte Lösung für sich zu finden? Vergleichen Sie die Modelle Pro und Ultra und starten Sie Ihre Reise zu mehr Leichtigkeit in der Bewegung.

Einen umfassenden Überblick über die Exoskelett-Technologie finden Sie in unserem Ultimativen Leitfaden für Roboterbeine zum Gehen.