miha bodytec
Produktentwicklung eines EMS-Bodenständers für Medizintechnik
Im Rahmen des Projektes entwickelte ID DESIGN einen neuen Bodenständer für ein medizinisches EMS-Trainingsgerät der Firma miha bodytec. Ziel war es, bestehende Komponenten wie Bediengerät, Wireless-Einheit, Netzteile und Verkabelung in eine neue, ergonomisch optimierte Produktarchitektur zu integrieren und gleichzeitig das bestehende Familiendesign von miha bodytec konsequent weiterzuführen.
Zu den zentralen Anforderungen gehörten eine verdeckte Kabelführung innerhalb der Säule, ein um 180° drehbares Bediengerät, eine integrierte Ablagefläche sowie eine hohe mechanische Belastbarkeit während der EMS-Anwendung und sportlicher Übungen.
ID DESIGN verantwortete dabei nicht nur Konzeption und Industriedesign, sondern die vollständige mechanische Produktentwicklung – von der Analyse des Vorgängerprodukts über Konstruktion, Berechnung und Prototyping bis zu serienreifen CAD-Daten, technischen Zeichnungen und der Planung der Serienfertigung.
Galerie
Konzeption, Ergonomie und Produktdesign
Zu Beginn analysierte ID DESIGN den bestehenden Bodenständer sowie die komplette Produktfamilie von miha bodytec. Mithilfe von Ergonomiestudien, Holzmodellen und VR-Darstellungen wurden Bedienhöhen, Griffbereiche, Bewegungsräume und weitere ergonomische Randbedingungen definiert.
Auf dieser technischen Grundlage entstanden unterschiedliche Produktdesign-Konzepte, die hinsichtlich Gestaltung, Funktion, Herstellbarkeit und Integration in die bestehende Designsprache von miha bodytec bewertet wurden.
Bereits während der Designphase wurden potenzielle Fertigungsverfahren und Herstellungskosten berücksichtigt. Durch frühzeitige Kostenabschätzungen mit möglichen Serienherstellern konnten die verschiedenen Designvarianten nicht nur gestalterisch, sondern auch wirtschaftlich miteinander verglichen werden. So entstand ein Produktdesign, das Ästhetik, Ergonomie, Funktion und wirtschaftliche Serienfertigung miteinander verbindet.
Mechanische Entwicklung und
seriengerechte Konstruktion
Bereits in der Vorkonstruktion definierte ID DESIGN für jedes Bauteil ein geeignetes Fertigungsverfahren und entwickelte die Geometrien entsprechend der jeweiligen Produktionsanforderungen. Auf dieser Basis entstand ein erster funktionsfähiger Prototyp, mit dem Ergonomie, Bedienung, optische Wirkung und konstruktive Schwachstellen überprüft wurden.
Die Erkenntnisse aus dem Prototyping flossen direkt in die weitere Konstruktion ein. Gleichzeitig wurden Herstellungs- und Werkzeugkosten optimiert. So wurden beispielsweise ursprünglich vorgesehene Fertigungskonzepte hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit überprüft und Bauteile bei Bedarf auf alternative Verfahren wie Spritzguss umkonstruiert.
ID DESIGN übernahm anschließend die vollständige Detailkonstruktion aller Komponenten und erstellte die serienreifen 3D-CAD-Daten und technischen Zeichnungen. Zum Einsatz kamen unterschiedliche Fertigungsverfahren wie Spritzguss, Aluminium-Strangpressen, Blechbearbeitung, Schweißen, Fräsen und Tiefziehen.
Bei den Spritzgussteilen wurden unter anderem Entformung, Wandstärken, Verrippungen, Schraubdome, Schnappverbindungen, Gewindeeinsätze, Oberflächen, Materialwahl und Toleranzketten konstruktiv ausgelegt. DFM-Rückmeldungen der Werkzeug- und Spritzgusshersteller wurden direkt in die Konstruktion eingearbeitet.
Simulation, DFM und teschnische Optimierung
Ein konstruktiver Schwerpunkt lag auf der mechanischen Belastbarkeit des Bodenständers. Insbesondere das zentrale Trägerbauteil muss die Kräfte aufnehmen, die während der Nutzung und beim Abstützen an den Griffen entstehen.
Bereits während der Entwicklung führte ID DESIGN deshalb Festigkeitsberechnungen und Simulationen an kritischen Komponenten durch. Die Ergebnisse hatten direkten Einfluss auf Materialwahl, Bauteilgeometrie und Verrippung der Spritzgussteile und ermöglichten eine gezielte Optimierung der Konstruktion.
Parallel wurden Toleranzen, Schnittstellen, Verbindungselemente, Schrauben und Zukaufteile definiert und überprüft. Mit partiellen 3D-Drucken, Prototypen und Vorserienmustern konnten Funktionen und Montageprozesse kontinuierlich verifiziert werden.
Auf Basis eines frühen Prototyps wurden außerdem erste Prüfungen im Hinblick auf die Anforderungen der IEC 60601-1 durchgeführt. Dadurch konnte bereits während der Produktentwicklung überprüft werden, ob der konstruktive Entwicklungsstand wesentliche Anforderungen für den späteren Einsatz im medizinischen Umfeld erfüllt.
Industrialisierung und Vorbereitung der Serienfertigung
ID DESIGN begleitete das Projekt über die Konstruktion hinaus bis zur Überführung in die Serienproduktion. Gemeinsam mit den jeweiligen Herstellern wurden sämtliche Komponenten hinsichtlich Design for Manufacturing (DFM), Werkzeugbau, Fertigung, Montage, Qualität und Kosten optimiert.
Nach Abschluss der Konstruktion wurden die finalen CAD-Daten und technischen Zeichnungen an die ausgewählten Fertigungspartner übergeben. Mit ersten werkzeugfallenden Spritzgussteilen der Stufe T0 wurde ein seriennaher Gesamtprototyp aufgebaut und systematisch analysiert.
Festgestellte Optimierungspotenziale wurden gemeinsam mit Spritzgießern und weiteren Bauteilherstellern bewertet und fertigungsgerecht in die Konstruktion übernommen. Die daraus entstandenen T1-Muster dienten zur erneuten Verifikation der Änderungen und zur weiteren Absicherung der Serienreife.
Damit umfasste die Leistung von ID DESIGN die gesamte mechanische Produktentwicklung: Produktdesign, Konstruktion, technische Zeichnungen, Prototyping, Simulation, DFM, Lieferantenabstimmung sowie die technische Vorbereitung und Begleitung der Serienfertigung.
