Schweißen mit Exoskelett – das Live-Experiment

Dreharbeiten für einen Science-Fiction-Film? Nicht ganz. So roboterhaft es auch anmutet, hier geht es um eine präventive Gesundheitsmaßnahme: Der Einsatz von Exoskeletten – also äußeren Stützstrukturen – in der Schweißtechnik soll Rückenschmerzen entgegenwirken, unter denen Schweißer oft leiden, wenn sie lange in so genannten „Zwangspositionen“ wie über Kopf schweißen müssen. Durch das Exoskelett erfährt der gesamte Oberkörper bei der Arbeit Entlastung.

Exoskelette stützen den Oberkörper von Schweißern und beugen damit Muskel-Skelett-Erkrankungen vor. Foto: Fraunhofer IPA

Verkabelte Testschweißer: Acht von neun fühlen sich entlastet

Wer die unmittelbaren Auswirkungen von Exoskeletten auf die körperliche Verfassung von Schweißern mitverfolgen möchte, konnte dies in einem spannenden Live-Experiment im Rahmen des Online-Kongresses WearRAcon Europe 2021 (5.-7.10.2021) tun. Neun junge Testpersonen schweißten im so genannten „EXOWORKATHLON“ über die Dauer von drei Tagen jeweils eine Stunde mit Exoskelett und eine Stunde ohne. Dabei werteten die Veranstalter, das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und das Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb IFF der Universität Stuttgart, genau aus, wie sich wesentliche Gesundheitsdaten der Probanden verändern, die auf die aktuelle Belastung bzw. Entlastung schließen ließen.

Das Ergebnis: Acht der neun Testpersonen fühlten sich durch den Stützapparat deutlich entlastet, was die parallel erhobenen Biodaten untermauerten, Alle Probanden betrachtet, senkte das Exoskelett die Herzfrequenz um durchschnittlich 5,1% und den Sauerstoffverbrauch um 6,8%. Ebenfalls wurde bis zu 16,2% weniger Blut pro Minute durch den Körper gepumpt. Die Qualität der Schweißnaht hingegen verbesserte sich laut Auswertung der virtuellen Schweißgeräte, mit denen die Testschweißer arbeiteten, durch die Exoskelette im Durchschnitt um rund 2%.

Die SLV Nord hat für dieses Experiment den Parcours mitgestaltet, den die Testschweißer zu bewältigen hatten. „Bei der Definition der verschiedenen Aufgaben haben wir genau geschaut, welches die körperlich belastendsten Tätigkeiten sind, die Schweißer in ihrem Alltag ausführen müssen“, erklärt Christiane Pohlmann, Leiterin Aus- und Weiterbildung an der SLV Nord, die auf dem Kongress auch einen Vortrag über das Thema hielt. „Das ist natürlich in erster Linie das Über-Kopf-Schweißen – dies beansprucht Arm- und Schultermuskulatur extrem. Neben dem Schweißen und Schleifen in dieser Haltung ließen wir die Testpersonen aber auch ein paar Schritte gehen und sich bücken, um zu sehen, in wieweit das Exoskelett sie eventuell anderweitig in ihren Bewegungen einschränkt.“

Schweißen mit Unterstützung eines Exoskeletts — Über-Kopf-Arbeiten mit Exoskelett. Fotos: Fraunhofer IPA

Die WearRAcon Europe 2021 fand in enger Kooperation mit der Wearable Robotics Association (WearRA) in Phoenix, Arizona, statt. Die Schweißtechnik war einer von vier Anwendungsbereichen von Exoskeletten, die auf der Konferenz im Fokus standen

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