Mit einem Exoskelett 20 Kilo mehr Kraft in den Oberarmen
Der James Dyson Award 2013 hat sein Siegerprojekt gekürt. Sir James Dyson himself hob den „Titan Arm“ auf das Podest. Das Oberkörper-Exoskelett soll Patienten mit Rückenverletzungen bei der Rehabilitation unterstützen. Es verstärkt die menschliche Armkraft unmittelbar um 20 Kilogramm.
Das Siegerteam des James Dyson Award 2013 führt den Titan Arm vor.
Foto: ZVG
Es steht fest, das Siegerprojekt des James Dyson Award 2013: Es ist das Projekt „Titan Arm“ von vier Studenten der University of Pennsylvania. Das ist ein batteriebetriebener Oberkörper-Roboterarm, der die menschliche Kraft unmittelbar verstärkt. Sir James Dyson, Staubsauger-Revolutionär und Self-Made-Milliardär wählte den Titan Arm am 7. November 2013 höchstpersönlich aus insgesamt 20 internationalen Einreichungen aus, die es in die Endrunde nach den nationalen Vorausscheidungen geschafft hatten. „Der Titan Arm ist ohne Zweifel eine ausgeklügelte Konstruktion. Wenn das Team noch dazu moderne, schnelle und relativ kostengünstige Herstellungstechniken einsetzt, wird das Projekt sogar noch interessanter“, sagte Dyson. Mit dem Titan Arm ist ein Projekt aus den USA zum ersten Mal Sieger im James Dyson Award.
Erklärtes Ziel der vier Studenten war ein erschwingliches Exoskelett
Die vier Maschinenbaustudenten der University of Pennsylvania – drei Männer und eine Frau – haben über acht Monate an ihrem Titan Arm herumgetüftelt. Herausgekommen ist ein Oberarm-Exoskelett, der die menschliche Armkraft unmittelbar um rund 20 Kilogramm verstärkt. Der Titan Arm soll Patienten mit Rückenverletzungen bei der Rehabilitation unterstützen. Er ermöglicht ihnen, Muskeln wiederaufzubauen und die motorischen Kontrolle wieder zu erlernen. Das Oberarm-Exoskelett soll aber auch Menschen helfen, die bei ihrer täglichen Arbeit schwere Gegenstände heben müssen.
Besonderen Wert haben die vier siegreichen Preisträger darauf gelegt, dass ihr Oberarm-Exoskelett nicht zu teuer wird. „Wir wollten, dass der Titan Arm erschwinglich ist, da Exoskelette meist nicht von den Krankenkassen übernommen werden. Dies war ausschlaggebend für unsere Konstruktions-Entscheidungen und für die eingesetzten Materialien. Die meisten Elemente werden aus kostengünstigem Aluminium gefertigt“, erklärt Nick Parrotta vom Titan-Arm-Team den Denkansatz.
Titan Arm soll nur rund 7400 Euro kosten
Das scheint ihnen gelungen zu sein. Der Titan Arm-Prototyp kostete in der Herstellung nur 2000 Dollar, das sind umgerechnet etwa 1480 Euro. Exoskelette für Menschen mit motorischen Problemen sind heute noch sehr seltene Anfertigungen, die derzeit mehr als 100 000 Dollar kosten, also rund 74 000 Euro. Das Titan-Arm-Team hofft, dass ihre Konstruktion für weniger als 10000 Dollar, also 7400 Euro im Handel verfügbar sein wird.
Das mit 45 000 Dollar (33.300 Euro) dotierte Preisgeld will das Titan-Arm-Team in die Weiterentwicklung, Prüfung und schließlich in die Vermarktung von Titan Arm stecken. So will das Kleeblatt den Titan Arm mithilfe modernster 3D-Drucktechniken auf spezifische Anwender individuell abstimmen. Dafür erhält die University of Pennsylvania weitere 16 000 US-Dollar, rund 11.800 Euro, von der James Dyson Foundation für die Investition in die Rapid Prototyping-Ausstattung.
Bisher steht der Unterkörper im Fokus der Exoskelett-Industrie
Das Siegerquartett von der University of Pennsylvania ist mit seinem Titan Arm gegen den Trend am Markt unterwegs. Gegenwärtig konzentrieren sich Exoskelett-Projekte ganz überwiegend auf den Unterkörper, während Lösungen für Verletzungen des Oberkörpers von der Industrie aufgrund der komplizierten Reproduktion von Armbewegungen häufig vernachlässigt werden.
Der Titan Arm hilft Patienten im Prinzip nun auf zwei Wegen dabei, mit ihrer Einschränkung besser leben zu können. Er verstärkt zum einen die Armkraft, während die steife Rückseite des Exoskeletts die Körperhaltung aufrechterhält und die Schultergurte das Gewicht gleichmäßig verteilen. Der jetzt preisgekrönte endgültige Prototyp verfügt über eine Schulter mit drei Drehgelenken, die dem Anwender einen freien Bewegungsumfang ermöglichen, der sich ideal für die Physiotherapie eignet. Diese Gelenke ermöglichen die gemeinsame Rotation zweier Bauteile, ganz ähnlich wie bei einem menschlichen Ellenbogen.
Auch weniger Fahrten ins Krankenhaus dank Titan Arm
Der Titan Arm hilft den Patienten aber noch bei einem völlig anderen Problem. Patienten in Physiotherapie müssen ständig ins Krankenhaus fahren, für Übungen, für Überprüfungen des Therapieerfolges und für eine Nachjustage der Therapie. Das nervt und kostet viel Geld. Die Sensoren des Titan Arms erfassen die Bewegungen des Nutzers und leiten die Daten an Ärzte zwecks einer Ferndiagnose weiter. Ein echter Komfortbonus.
Das hat die Konkurrenz eingereicht
Ein Konkurrent im internationalen Wettbewerb um den James Dyson Award war das Projekt „Xarius“ von David Engelhorn, Student der Hochschule Darmstadt im Studiengang Industriedesign, das von einer internationalen Jury aus Ingenieuren von Dyson unter die besten 20 Einreichungen des James Dyson Award 2013 gewählt worden war. ingenieur.de hat darüber im Oktober berichtet.
Deutschlandsieger des James Dyson Award 2013 wurde Cornelius Comanns, Industriedesign-Absolvent aus München. Er hat eine energiesparende LED-Glühbirne mit innovativem Kühlkörper entwickelt, den „shuttlecock“ zu Deutsch „Federball“. Die Begründung von Jury-Mitglied Tom Philipps, Professor für Industriedesign an der Hochschule Darmstadt für den Sieg des Federballs: „Cornelius Comanns zeigt mit seinem Projekt Shuttlecock einen cleveren und charmanten Lösungsansatz eines aktuellen Problems beim Einsatz von Hochleistungs-LED-Leuchten. Ihm gelingt es auf fast poetische Weise, das Problem der Wärmekonvektion semantisch neu zu interpretieren ohne hierbei auf funktionale Aspekte zu verzichten.“ Mehr über den „Federball“ lesen sie hier.
Preisgelder in Höhe von 96 000 Britischen Pfund verteilt
Der James Dyson Award wird von der James Dyson Foundation durchgeführt – einer von James Dyson gegründeten Stiftung, die es sich zur Aufgabe gemacht hat, die Kreativität, das Querdenken und den Erfindungsgeist der nächsten Generation von Ingenieuren und Produktdesignern zu fördern. Insgesamt betragen die Preisgelder für den James Dyson Award 96 000 Britische Pfund, nach aktuellem Währungskurs sind das 114 000 Euro. Das ist offenbar vielen Kreativen aus den 18 teilnehmenden Ländern ein großer Ansporn. 650 Einreichungen lagen beim diesjährigen Dyson Award vor.
Der Dyson Award ist nah an den Studierenden im Industriedesignbereich
Der Award bewertet das Potenzial einer Idee und die Gewinner werden dazu angeregt, das Preisgeld vorrangig für die Weiterentwicklung von Prototypen einzusetzen, um das Konzept einen Schritt näher an die Vermarktung zu bringen. Der Wettbewerb ist offen für alle Studenten oder Absolventen innerhalb von vier Jahren nach Hochschulabschluss, die in Australien, Belgien, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, Japan, Kanada, Malaysia, Neuseeland, Niederlande, Österreich, Russland, Schweiz, Singapur, Spanien oder in den USA Produktgestaltung, Industriedesign oder Ingenieurwissenschaften studieren oder studiert haben. Der Dyson Award wird jedes Jahr neu ausgeschrieben und steht unter dem Motto „Entwickle etwas, das ein Problem löst“. Das ist dem Team von Titan Arm zweifelsohne gelungen.
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