VORSTELLUNG DES SPEZIALISIERUNGSFACHES Group … · gy rch Group VORSTELLUNG DES...

Co

nti

nu

um

Bio

mech

an

ics a

nd

Mech

an

oio

log

yR

esearc

h G

rou

p

VORSTELLUNG DES SPEZIALISIERUNGSFACHES

„BIOMECHANIK UND BIONIK“

Prof. Oliver Röhrle, PhDUniversität Stuttgart

Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften

Institut für Mechanik (Bauwesen), Lehrstuhl II

Pfaffenwaldring 5a

70569 Stuttgart

Email: [email protected]

Telefon: 0711 / 685 66284

Web: http://www.mechbau.uni-stuttgart.de/ls2/jrg

Cluster of Excellence for Simulation Technology, University of Stuttgart

Institute of Applied Mechanics (CE), University of Stuttgart

Master Medizintechnik

Co

nti

nu

um

Bio

mech

an

ics a

nd

Mech

an

oio

log

yR

esearc

h G

rou

p

SPEZIALISIERUNGSFACH BIOMECHANIK & BIONIK

Co

nti

nu

um

Bio

mech

an

ics a

nd

Mech

an

oio

log

yR

esearc

h G

rou

p

EINFÜHRUNG IN DIE KONTINUUMSBIOMECHANIKWS 2013/2014

Beginn: 18.10.2017, 13:00 Uhr, PWR 5a, Raum 0.009

(Seminarraum im SimTech Gebäude)

Inhalte: • Motivation: Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion in

verschiedenen biologischen Materialien

• Grundlagen der Kontinuumsmechanik im 1D Kontext: Körper,

Konfigurationen, Deformation, Verschiebung, Dehnung, Bewegung,

Materialeigenschaften

• Bilanzrelationen: Masse, Impuls, Drall, Energie und Entropie

• Biomechanische Problemstellungen und Modellbildung: Blutfluss,

Verteilung von Medikamenten, Muskelmodellierung

• Grundlagen der Kontinuumsmechanik in 3D: Vektoren, Tensoren,

Tensoralgebra, Eigenwerte und Eigenvektoren, allgemeine Definition von

Dehnungs- und Spannungstensoren in 3D, Bilanzgleichungen und

Konstitutivgesetze für biomechanische Materialien

Co

nti

nu

um

Bio

mech

an

ics a

nd

Mech

an

oio

log

yR

esearc

h G

rou

p

EINFÜHRUNG IN DIE KONTINUUMSBIOMECHANIKWS 2014/2015

http://www.imp.uni-erlangen.de/mri/de/projects_coils.html

http://www.fem-berechnung-

simulation.de/Anwendungen.html

© Fraunhofer IPA© Fraunhofer IPA Grundlagen der Bionik 01.07.2013 Dr. Oliver Schwarz

Bionik für die Medizintechnik

3,8 Mrd. Jahre

Evolutions-

prozesse

…viele

tausend

erprobte

Lösungswege

Die Wissenschaft der Kooperation

Wissen erschließen

in der Natur intelligente Lösungen für

technische Probleme finden

Technologielösungen etablieren

Innovationszyklen beschleunigen

Kosten senken

Anspruchsvolle

Probleme

hinschauen,

analysieren,

begreifen

abstrahieren


7

Was ist Bionik in der

Medizintechnik?

Biologie/

Natur-

prinzipien

Ersatz von Körperfunktionen

Energieeffizienz und Leichtbau

Schaffung neuer Materialeigenschaften…

Technische

Lösung

Technik/

Engineering

+Transfer

Apl. Prof. Dr. rer. nat. Franz Brümmer

Abteilungsleiter

Biologisches Institut - Abteilung Zoologie

Schwerpunkte:

Biologie von Schwämmen: Ökologie, Taxonomie, Zellbiologie, Wirkstoffe, PhylogeniemLimnologie heimischer Steh- und Fließgewässer, Biomaterialien, Biodiversität, scientific diving

Kompetenzzentrum Biotecmarin www.biotecmarin.de

Dr. rer. nat. MBA Oliver Schwarz

Gruppenleiter Bionische Medizintechnik

Abt. Biomechatronische Systeme

Fraunhofer IPA

Mitglied des Fachberiats Bionik des vdi/vde; Leiter Fachgruppe Biomedizintechnik des BIOKON(Bionik Kompetenz Netz), Leiter Arbeitsgruppe Bionik vdi Stuttgart, Mitglied Biomimetik-Netzwerk Baden-Württemberg

http://www.biotecmarin.de/

Co

nti

nu

um

Bio

mech

an

ics a

nd

Mech

an

oio

log

yR

esearc

h G

rou

p

MODELLIERUNG UND SIMULATION

IN DER BIOMECHANIK

http://www.fem-berechnung-

simulation.de/Anwendungen.html

Beginn: SS 2015

Inhalte:

• Einführung in die Numerik

• Fehlerschätzer

• Interpolation

• Numerische Integration

• Hodgkin-Huxley Modelle

• Löser für gewöhnliche Differentialgleichungen

• Finite Element Methode

• Lineare (iterative und direkt) Löser

• Lösungen für nichtlineare Probleme

• Programmierung von Algorithmen (Matlab)

Wilfried AltBiomechanik für Medizintechniker

Vorlesung (3 ECTS)

• wissenschaftstheoretische Grundlagen

• Der Naturwissenschaftliche

Standpunkt: Aspekte und

Konsequenzen

• wissenschaftstheoretische Grundlagen

des Experiments

• Experimentelle Biomechanik

- Übersicht

- Verletzungsprophylaxe

- Leistungsoptimierung

• Nationale und Internationale

Tendenzen in der Biomechanik

Übung (3 ECTS)

• Konzeption komplexer

biomechanischer Experimente

• Anwendung von Dynamometrie,

Elektromyografie,

Elektrostimulationen, Spiroergometrie

• Tests von orthopädischen Heil- und

Hilfsmitteln (z.B.: Orthesen, Cast-

Walker etc.

• Planung, Durchführung und

Auswertung eines eigenen komplexen

Experiments

Wilfried AltÜbung: z.B.: komplexe Leistungsdiagnostik

11modifiziert nach Haar, B. Stuttgart, 2011, DissertationBrand, S. Thesis, 2007, Stuttgart

Dynamische

Verletzungssimulation

Leistungsdiagnostik mittels

Spiroergometrie

Vorlesung

Mittwochs 8:00 – 9:30 Uhr

Pfaffenwaldring 57, Raum 9.120

Prof. Dr. Stephan Nußberger

Themen:

+ Molekulare Struktur und Funktion

zellulärer Filamente und

biologischer Membranen als

semiflexible elastische Schalen

+ Prinzipien der Selbstorganisation,

Phasenumwandlungen und

Dynamik biologischer Membranen

+ Grundlagen der Elastizität von

Filamenten und weicher Schalen

+ Molekulare Motoren

+ Methoden der Messung elastischer

Konstanten von zellulären

Filamenten und Membranen sowie

der Leistung molekularer Motoren

Modul 47320 - Biomechanik der Zelle

Biorobotik: Roboter als Forschungswerkzeug!

• Forschungsziel: wir wollen verstehen,

wie sich Lebewesen bewegen.

• Wie wird die Bewegung erzeugt?

• Wie wird die Bewegung organisiert?

• Biorobotik ist ein Forschungswerkzeug,

neben Theorie, numerischer Simulation und

biologischen Experimenten.

• Möglichkeiten:

• Man kann nur die Komponenten

einbauen, deren Funktion man kennt.

• Man kann die Größen messen, die man

untersuchen will.

• Es werden keine Lebewesen verletzt.

• Reale physikalisch-technische

Experimente mit Reibung, Rauschen, etc.

Honda Asimo

Lauflabor Jena Walker

Scuola Superiore Sant'Anna Octopus Arm

www.uni -stuttgart.de

Inhalte

• Prinzipien und Vorgehen der Biorobotik

• Möglichkeiten und Grenzen

• Interaktion mit anderen Forschungsgebieten:

• Numerische Simulation

• Biologische Experimente

• Biologische Kybernetik

• Erfolgreiche Beispiele aus der Forschung

• Ein Beispiel mit LEGO-Mindstorms durchführen

•

Dozent: Jun.-Prof. Syn Schmitt

• Vorlesungsbeginn im SS 2015

Modul Biorobotik

Louise Bowden

Spider Robot

LOLA, TU München

Marco Hopper, TU Darmstadt

www.uni -stuttgart.de


Mechatronik in der Orthopädie


Mechatronik in der Orthopädie

Beginn: SS 2015

Inhalte:

• Einführung in die Orthopädie

• Bewegungsanalyse

• Prothetik + Orthetik

• Natürliche und technische Sensorik

• Mechatronische Prothesen

• Mechatronik in Implantaten

• Navigation im orthopädischen OP

• Rehabilitation Engineering

Dr. med Urs SchneiderAbteilungsleiter

„Biomechatronische Systeme“

Fraunhofer IPA


Praktische Übungen in der Biomechanik und Bionik

Verschiedene Themen die das Spektrum des Spezialisierungs-

faches abdecken, z.B.:

Simulation

Bionik

Biorobotik

Elektromyographie

Biomechanik

Messebesuch

… und weitere


Bionische Produktentwicklung

Durchführung des Praktikums

2 Wochen Blockpraktikum

Bearbeiten der einzelnen Phasen der Produktentwicklung

Beschränkte Teilnehmerzahl (ca. 14)

Lernziele

Durchgehen des Top-down-Prozesses der bionischen Material- und

Bauteilentwicklung bestehend aus

Ideenfindung/-bewertung

bionische Recherchetools

Analyse, Prinzipienfindung

Analogie/Abstraktion

Planung/Konzeption

Konstruktion

Mercedes-Benz Bionic Car, 2005

Dr. rer. nat. MBA Oliver Schwarz

VORSTELLUNG DES SPEZIALISIERUNGSFACHES Group … · gy rch Group VORSTELLUNG DES...

Documents

Transcript of VORSTELLUNG DES SPEZIALISIERUNGSFACHES Group … · gy rch Group VORSTELLUNG DES...