Ein Ansatz zur CAD-integrierten muskuloskelettalen Analyse der Mensch-Maschine-Interaktion

Aufgrund stetig verkurzter Produktlebenszyklen besteht der Bedarf, ergonomische Produkteigenschaften moglichst fruhzeitig im Produktentwicklungsprozess abzusichern. Ein vielversprechender Ansatz hierzu sind Simulationen mit Mehrkorpermodellen des menschlichen Bewegungsapparates (muskuloskelettale Menschmodelle), welche die Berechnung von experimentell kaum messbaren biomechanischen Beanspruchungen ermoglichen, die sich als Folge einer auseren Belastungssituation im Bewegungsapparat einstellen. Allerdings ist die Integration dieser aus der bewegungsmedizinischen Grundlagenforschung stammenden Technologie in die rechnerunterstutzte Prozesskette der Produktentwicklung bislang nicht befriedigend gelost. Die vorliegende Dissertation soll dazu beitragen, insbesondere die Datendurchgangigkeit zwischen dem CAD-System als zentralem Synthesewerkzeug der Produktentwicklung und muskuloskelettalen Mehrkorpersimulationssystemen herzustellen und somit den Einsatz muskuloskelettaler Menschmodelle zur virtuellen Absicherung ergonomischer Produkteigenschaften zu erleichtern. Neben einem Schema zur informationstechnischen Kopplung der CAD- und MKS-Datenstrukturen werden hierzu drei neue Klassen von CAD-Features entwickelt, welche die Anreicherung von Produktmodellen mit Informationen zur Mensch-Maschine-Interaktion ermoglichen. Dieses semantisch erweiterte Produktmodell bildet die Grundlage fur ein auf mathematischer Optimierung basierendes pradiktives Simulationsverfahren zur Vorhersage physikalisch konsistenter Korperhaltungen und den damit verbundenen biomechanischen Beanspruchungsgrosen. In Summe fuhren diese Komponenten auf die Entwicklung eines integrierten Softwarewerkzeugs, das dem Produktentwickler die quantitative Analyse von Mensch-Maschine-Interaktionen im unmittelbaren Kontext des geometrischen Produktentwurfs ermoglicht.