Partner: Mebster
Odvětví: zdravotnictví
Společnost MEBSTER působí v oblasti výzkumu a vývoje asistivních technologií, především exoskeletů pro lidi s poruchou mobility. MEBSTER umožňuje jednotlivým klientům doslova postavit se na vlastní nohy a motivuje je tak k aktivnímu zlepšování kvality života. Jedná se o mezinárodní tým inženýrů, lékařů a fyzioterapeutů se sídlem v České republice. Zdravotní pomůcky navrhují přímo s uživateli a jejich výzkum je zaměřen výhradně na pacienty. Všechny výrobky důsledně testují, aby bylo jejich používání co nejjednodušší a nejpohodlnější, přičemž spolupracují s týmem světových odborníků a díky tomu pomáhají určovat trendy ve svém oboru.
Předmětem konzultace společnosti MEBSTER s Národním centrem kompetence pro HPC byla studie numerického řešení několika možných variant konstrukce části inovativního exoskeletu UNILEXA. Sofistikovaná konstrukce exoskeletu je určena k podpoře chůze osob s částečnou nebo úplnou ztrátou funkce dolních končetin. Exoskelet podléhá přísným kritériím z hlediska bezpečnosti a bezproblémové funkčnosti, ale také univerzálnosti použití. Pro potřeby tohoto projektu bylo využito také dlouholetých zkušeností a znalostí odborníků včetně provozovaných superpočítačů IT4Innovations národního superpočítačového centra.
Exoskelet UNILEXA by měly mít možnost používat osoby s různou tělesnou konstitucí. Tyto požadavky s sebou nesou výrobu nových nebo upravených dílů a jejich testování, s čímž jsou spojeny velmi vysoké náklady na opakování celého procesu. Vzhledem k tomu, že je testování zdravotnických prostředků velmi nákladné a časově náročné, využívají se simulace. Ty celkově snižují náklady na výrobu prototypů a pomohou odhalit možnosti optimalizace z hlediska hmotnosti, použitelnosti a nákladů na výrobu a servis exoskeletu UNILEXA. Navržený design může být pro zákazníka atraktivnější a pokud odvede stejnou práci jako jiné exoskelety, dochází ke zvýšení konkurenceschopnosti výrobku UNILEXA na trhu.
Řešením je výpočetní model, založený na metodě konečných prvků (MKP). Různé numerické modely sestávající z desítek jednotlivých dílů (šrouby, pružiny, tyče atd.) bylo potřeba simulovat odděleně za stejných okrajových podmínek, aby bylo možné posoudit, které jsou z hlediska výroby a bezpečnosti optimální. Počet jednotlivých dílů a jejich vzájemné uspořádání si zpravidla vyžádaly použití kontaktních metod k úspěšnému řešení problémů. Všechny simulace byly provedeny v softwarovém prostředí ANSYS. Jednotlivé sestavy byly mírně upraveny do podoby potřebné pro použití metody konečných prvků, ne však natolik, aby to významně ovlivnilo výsledky.
Využití superpočítačů, které již více než deset let provozuje IT4Innovations, poskytlo společnosti MEBSTER možnost být první na trhu s naprosto novými a inovativními nápady. Zvýšení kvality péče poskytované koncovému uživateli vždy klade důraz na jeho pohodlí. Díky podrobné numerické simulaci tak bude v budoucnu možné opakovaně zjišťovat a ověřovat bezpečnost a účinnost stávajícího výrobku a jeho dalších verzí a variant. Velkým přínosem je také možnost vizualizovat problém a jeho řešení zákazníkovi, případně koncovému uživateli.