Handfixator

Probleemstelling

Bij personen met een verstandelijke beperking is het knippen van de nagels niet altijd eenvoudig. Vaak is men zeer angstig en probeert men de handen steeds weg te trekken. Hierdoor is het op dit moment noodzakelijk dat één of meerdere begeleiders de handen van de persoon vasthoudt terwijl iemand anders de nagels knipt.
Een handfixator waarin de hand van de persoon tijdens het knippen van de nagels op een comfortabele en veilige manier gefixeerd kan worden zou hier zeker een meerwaarde kunnen betekenen.

Werkwijze 1: Ontwerp van een handfixator op basis van een 3D scan

Scan Hand by Mobilab on Sketchfab

Stap 1: Maak een 3D scan

Als basis voor de handfixator wordt in deze eerste workflow gebruik gemaakt van een 3D scan van de onderzijde van de hand. Deze 3D scan kan gemaakt worden met behulp van zowel low-end als high-end 3D scanners.

De onderzijde van de hand kan rechtstreeks gescand worden, maar als het voor de persoon moeilijk is om de hand voldoende lang stil te houden, kan ook gebruik gemaakt worden van een schuimdoos. De hand van de persoon wordt dan in de schuimdoos gedrukt om een afdruk van de hand te bekomen. Nadien wordt deze afdruk gescand.

Stap 2: importeer de 3D scan in de CAD software

Aangezien het ontwerp bij deze werkwijze gebaseerd is op een 3D scan van een specifieke persoon zal deze handfixator enkel goed passen voor deze persoon. Een mogelijke manier om deze 3D scan gebaseerde handfixator aan te passen zodat hij ook voor andere personen past, is door het 3D model te schalen door gebruik te maken van de lengte van één van de vingers. Dit is echter geen optimale oplossing aangezien er toch wel wat variatie zit op de vorm van de handen.

Werkwijze twee probeert dit probleem te ondervangen door de vorm van de handfixator te baseren op een meer generische handvorm.

Stap 3: 3D printen

scan based hand fixator models by Mobilab on Sketchfab

De eerste prototypes van de 3D scan gebaseerde handfixator werden geprint op een kleine FDM-printer. Omwille van het beperkte bouwvolume van deze printer werd het 3D model in twee stukken geprint en nadien verlijmd. Uiteraard zijn ook andere printtechnieken mogelijk (laser sintering, Multi jet fusion,...). Deze technieken verschillen in kostprijs, nauwkeurigheid, en materiaalopties. Een overzichtje van de verschillende printtechnieken is hier terug te vinden.

Hou er rekening mee dat het volume van een handfixator redelijk groot is waardoor de printkost bij meer industriële printtechnieken sterk kan oplopen.

Eerste prototypes van de 3D scan gebaseerde handfixator. Dit prototype werd in twee delen geprint omwille van het beperkte bouwvolume van de FDM printer waarop we dit model geprint hebben. De hand wordt in dit prototype gefixeerd met behulp van 3 velcro sluitingen.

Werkwijze 2: Ontwerp een handfixator op basis van een 2D generiek handmodel

Stap 1: Schets de contour van een hand of voorzie een generieke afbeelding

Deze werkwijze vertrekt van een afbeelding met de contour van een hand. De contour is in dit geval de generieke vorm van een hand, maar kan naar eender welke vorm aangepast worden en kan ook geschaald worden in grootte.

Stap 2: Laad de afbeelding van de contour in de CAD software en pas het parametrisch model aan

De afbeelding van de contour van de hand wordt ingeladen in Grasshopper (CAD software). Hier wordt de afbeelding omgezet naar een curve in de vorm van de handcontour.

De hand wordt geprojecteerd op een boloppervlak. De oriëntatie van de hand ten opzichte van de pols en de bevestiging van de handvaten is tot op zekere hoogte instelbaar.

Stap 3: Print het model

Het voorbeeld op de foto hiernaast is geprint via multi jet fusion. Zoals reeds aangegeven bij werkwijze 1 kan de handfixator via verschillende printtechnieken geprint worden.