Robotik: Exoskelett aus dem 3D-Drucker

Eine gelähmte US-Bürgerin kann mit einem Exoskelett aus ihrem Rollstuhl aufstehen. Die Roboterbeine wurden mit Komponenten aus dem 3D-Drucker individuell für sie angepasst.

Artikel veröffentlicht am 20. Februar 2014, 12:06 Uhr, Werner Pluta

Exoskelett: 3D-Scans von Beinen und Rücken (Bild: 3D Systems)

1992 hatte Amanda Boxtel einen Skiunfall, dessentwegen sie gelähmt ist und nicht mehr laufen kann. Ein Paar robotischer Beine ermöglicht ihr das Gehen nun wieder. Es sei das erste maßgeschneiderte Exoskelett der Welt, erklärt der Hersteller Ekso Bionics.

Das Unternehmen aus Richmond im US-Bundesstaat Kalifornien entwickelt Exoskelette für verschiedene Anwendungen - Medizin, Militär oder Industrie. Das Exoskelett besteht aus zwei Beinschienen und wird am Oberkörper befestigt. Bewegt werden die Beine durch Motoren in den Gelenken. Gesteuert wird das System per Gewichtsverlagerung.

Anpassung per 3D-Druck

Das Exoskelett wurde individuell an Boxtel angepasst. Dazu wurden zunächst 3D-Scans von ihren Beinen und ihrem Rücken angefertigt. Anhand der 3D-Dateien wurden die Schalen, die den Sitz des Exoskeletts am Körper sicherstellen, angefertigt: Sie wurden mit einem 3D-Drucker aufgebaut. Das hat das US-Unternehmen 3D-Systems übernommen.

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Amanda Boxtel mit Exoskelett in Budapest. (Foto: 3D Systems)

Vorteil des 3D-Drucks ist, dass bei der Herstellung der Teile Rücksicht auf hervorstehende Knochen, wie etwa am Handgelenk, oder individuelle Körpermerkmale genommen werden kann. Dadurch sitzt der Roboteranzug bequem und scheuert nicht, was auch Infektionen vorbeugen kann. Die Kunststoffteile sind zudem durchbrochen, damit die Haut atmen kann und die Trägerin nicht so sehr schwitzt.

Boxtel hat die Roboterbeine aus dem 3D-Drucker auf einer Veranstaltung der Singularity University in der ungarischen Hauptstadt Budapest vorgestellt.

Leistung steigern oder mindern

Eine Anwendung für Exoskelette ist, Gehbehinderte zu unterstützen oder Gelähmten das Gehen zu ermöglichen. Eine andere Einsatzmöglichkeit ist eine Verbesserung des menschlichen Leistungsvermögens: Das US-Unternehmen Raytheon etwa hat vor einigen Jahren einen Roboteranzug vorgestellt, der die Bewegungen eines Menschen mit hydraulischen Muskeln unterstützt, so dass er zum Beispiel große Gewichte heben kann.

Genau das Gegenteil beabsichtigt die US-Raumfahrtbehörde Nasa mit dem Exoskelett X1. Das nämlich soll Bewegungen nicht unterstützen, sondern erschweren. Gedacht ist es als Trainingsgerät für Astronauten auf Langzeitmissionen in Schwerelosigkeit.

Indem sie das Leistungsvermögen steigern, eignen sich Exoskelette auch für Gefahren- oder Katastropheneinsätze: So hat das japanische Unternehmen Cyberdyne sein Exoskelett Hybrid Assistive Limb (HAL) eigens für den Einsatz im zerstörten Atomkraftwerk Fukushima angepasst.