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Die numerische Biomechanik – das Design optimieren

Experimentelle Parameterstudien wie die Bestimmung des Einflusses von Implantatdesign, Material und Belastung sind im Allgemeinen teuer und zeitaufwendig. Mit Hilfe numerischer Methoden lassen sich solche Parameterstudien bis hin zur optimierenden Parameterschätzung schnell und kostengünstig durchführen. Die Finite-Elemente-Methode (FEM) hat sich in Industrie und Forschung als das Simulationsverfahren der Praxis für feste Körper durchgesetzt. FEM-Analysen bieten im Vergleich zu Experimenten weitere Vorteile; sie erlauben eine genaue und vollständige Analyse der Spannungen und Dehnungen über den gesamten Raum und sie können die im Menschen wirkenden Verhältnisse oft realitätsnaher als Experimente wiedergeben. So können z.B. beliebig viele Muskeln  simuliert und Stoffeigenschaften passgenau eingestellt werden. Das FEM-Verfahren wurde im Labor z.B. zur Untersuchung der Kraftübertragung zwischen verschiedenen Hüftprothesenschäften und Femora sowie zur Berechnung der Kontaktspannungen im natürlichen und künstlichen Hüftgelenk angewandt.

 

FEM2                FEM1

 
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