Projektziele

3D-Druck – Technologie der Industrie 4.0 – als Mittel der Inklusion für Menschen mit Behinderungen in die Arbeitswelt

Von Seiten der Universität Paderborn sind die Fachgruppe Computeranwendung und Integration in Konstruktion und Planung (C.I.K.) und die Fachgruppe Angewandte Mechanik (FAM) im Projekt involviert. Das C.I.K. hat sich bereits in nationalen und internationalen Forschungsprojekten mit der Bauteilauswahl für den 3D-Druck beschäftigt, ebenso wie mit der Individualisierung von 3D gedruckten Bauteilen in einem EU-geförderten Forschungsprojekt. Somit bestehen hier beste Voraussetzungen für die Unterstützung bei der Auswahl von Bauteilen und ihrer Parametrisierung. Die FAM steht seit vielen Jahren für eine erfolgreiche Forschung und Entwicklung insbesondere auf dem Gebiet der festigkeitsoptimierten und bruchsicheren Gestaltung von Bauteilen und Strukturen, der Biomechanik und der Additiven Fertigung. Mit diesen Kompetenzen dienen sie als perfekter Partner um eine klare Trennung zwischen Alltagshilfen und dem Gebiet der Orthetik und Prothetik im Projekt zu finden.

Ziel des dreijährigen Forschungsprojekts proDruck ist die Erarbeitung eines ganzheitlichen Beschäftigungsmodells für Menschen mit Behinderung. Dabei sollen die Entwicklung und der Druck von individuellen Alltagshilfen im Fokus stehen und so die Hilfe zur Selbsthilfe ermöglichen. Mit der Entwicklung neuartiger Geschäftsmodelle und eines online-basierten Schulungskonzepts wird die Teilhabe an zukunftsfähigen Technologien und deren aktiver Mitgestaltung ermöglicht. Es wird zuerst der Aufbau einer 3D-Druck-Werksatt erfolgen, die auf die spezifischen Bedürfnisse der Menschen mit Behinderung ausgerichtet ist. Ergänzt wird diese durch die Entwicklung von Schulungskonzepten, die angepasst an das jeweilige Lernniveau Kenntnisse zu den eingerichteten Arbeitsplätzen und den 3D-Druckern vermitteln. Parallel wird eine 3D-Druck-Onlineplattform aufgebaut, die ein Forum für den Austausch von Anwendern mit Experten bietet. Zudem wird dort ein Online-Schulungsangebot etabliert, welches Wissen über Konstruktion, Parametrisierung und Herstellbarkeit von 3D-gedruckten Alltagshilfen vermittelt. Darüber hinaus wird es auf der Plattform die Möglichkeit geben, selbst designte Bauteile anderen Anwendern zur individuellen Weiterentwicklung und zum Kauf zur Verfügung zu stellen. Ein spezielles, zu erarbeitendes Qualitätsprogramm überprüft die Druckbarkeit und gibt den 3D-Druck in der Behindertenwerkstatt in Auftrag. Mit der erfolgreichen Umsetzung des Projekts wird die Onlineplattform den Transfer der Produktideen eines Einzelnen über ganz Deutschland ermöglichen. Des Weiteren können die konstruierten Montagehilfen als Vorbild für die Industrie dienen, um Menschen mit Behinderungen den bislang fehlenden Zugang zu vielen Wirtschaftssektoren zu ermöglichen. Dadurch können Inklusion gefördert und weitere Arbeitsplätze für Menschen mit Behinderungen geschaffen werden.

Zur Erreichung dieser Ziele werden die zwei Hauptanliegen (Aufbau einer 3D-Druck-Werkstatt und der Aufbau einer Onlineplattform) in 5 Teilziele untergliedert. Darüber hinaus wird ein eigener Bereich zu Fragen in den Feldern Ethik und Sicherheit (Kundendaten, Produktschutz, etc.) vorgesehen.

Vorhaben des Aufbaus einer 3D-Druck-Werkstatt in 2 Teilzielen:

Teilziel 1: Aufbau der Werkstatt

Eine Onlineplattform allein kann nur Grundlagen vermitteln und Erfahrungsaustausch ermöglichen. Für einen beruflichen Zugang muss zusätzlich ein Ort geschaffen werden, an welchem Menschen mit Behinderungen ausgebildet, beschäftigt und für den freien Arbeitsmarkt vorbereitet werden können. Darüber hinaus kann aufgrund körperlicher oder geistiger Einschränkungen nicht jedem der Sprung in Industrieunternehmen ermöglicht werden, sodass eine 3D-Druck Werkstatt mit auf die Bedürfnisse, individuell ausgelegtem Arbeitsumfeld benötigt wird. Diese wird nach dem Vorbild der proWerk-Werkstätten der vBS Bethel aufgebaut. Hierzu sind die Ausarbeitung eines Werkstattkonzepts sowie die Durchführung einer Standortplanung notwendig. Folgende Fragestellungen stehen dabei im Mittelpunkt:

– Welcher Standort stellt die einfachste Erreichbarkeit für Menschen mit Behinderungen dar?
– Welche proWerk Werkstätten ermöglichen den Aufbau der 3D-Druck Infrastruktur?
– Wie kann einer größtmöglichen Gruppe der Zugang als Kunde und als Beschäftigter der 3D-Druck Werkstatt ermöglicht werden?
– Wie lassen sich die Beschäftigten im Alltag der Auftragsfertigung zukunftsfähig einbinden?

Diese und weitere Fragen sowie geeignete Geschäftsmodelle werden im Projekt erarbeitet und in ein Gesamtkonzept überführt an dessen Ende der Aufbau einer 3D-Werkstatt steht.

Teilziel 2: Schulung

Nur den wenigsten gelingt das autodidaktische Erlernen des Umgangs mit CAD-Software und 3D-Druck. Kommen körperliche, geistige oder psychische Einschränkungen hinzu, so ist die Teilhabe an der Technologie ohne arbeitswissenschaftlich fundierte Schulungen nicht umsetzbar. Hierzu werden Schulungskonzepte zur beruflichen Beschäftigung im Bereich 3D-Druck ausgearbeitet und in den vBS Bethel in der Beschäftigtenausbildung umgesetzt. Lerninhalte werden so ausgerichtet, dass die Rolle der Schüler und der Lehrer von Menschen mit und ohne Behinderung eingenommen werden können.

Vorhaben des Aufbaus einer Onlineplattform für den Vertrieb von Alltagshilfen inklusive Diskussionsforum in 3 Teilzielen:

Teilziel 1: Austausch

Fundament und Grundlage der Vorhabenziele ist die Möglichkeit zum Austausch von Anwendern, Experten, Patienten, Angehörigen und Mitgliedern der Makerbewegung unabhängig von Wohnort und sozialem Umfeld. Hierzu wird in der 3D-Druck-Onlineplattform ein Forum implementiert. Nutzer können in verschiedenen Rollen auftreten, Menschen mit Behinderungen erhalten Rat von Experten zu Bereichen wie 3D-Druck, Individualisierung von Alltags- und Montagehilfen oder Orthetik. Entwickeln sie selbständig Produkte oder partizipieren sie am Design- und Entwicklungsprozess der Hilfsmittel, so nehmen sie selbst die Rolle des beratenden Experten ein. Anfragen, welche über Alltags- und Montagehilfen hinaus in den Bereich der Orthetik fallen und somit die Umsetzbarkeit innerhalb des Projekts überschreiten, werden an Experten von assoziiert teilnehmenden Orthopädiehäusern geleitet. Darüber hinaus wird im Bereich des Forums ein Tool zur Online-Schulung implementiert, welches Nutzer in den Grundzügen des CAD-Designs, des 3D-Drucks sowie in der Anwendung der Design-Tools schult und somit die vollständige Nutzbarkeit der Plattform sicherstellt.

Teilziel 2: Designunterstützung

Da das Projektvorhaben den selbstständigen Aufbau von Expertise im Bereich des 3D-Drucks fördern soll, ist es wichtig, Nutzern unterschiedlichster Expertise einen Zugang zu ermöglichen. Für Nutzer ohne Erfahrung im 3D-Druck werden ausgewählte Alltagshilfen als konfigurierbare Lösungen auf der Plattform angeboten. Diese Produkte sowie der Rahmen der Konfigurierbarkeit werden zuvor von Fachleuten festgelegt. Der Endanwender kann in einer Web-Applikation auf intuitive Art und Weise das Produkt individuell und passgenau finalisieren, ohne selbst tiefere CAD-Designexpertise mitzubringen. Ist bereits erste Erfahrung mit CAD-Design und 3D-Druck vorhanden, so sollen auf der Plattform auch eigens erstellte CAD-Designs hochgeladen werden können. Um die Druckbarkeit der hochgeladenen Modelle zu gewährleisten, assistieren softwarebasierte Analysefunktionen dem Nutzer mit direktem Feedback. Alle CAD-Daten werden in einer Datenbank abgelegt, welche während der Projektlaufzeit mit ersten Demonstratoren gefüllt wird. Um die Problematik des beschriebenen fließenden Übergangs zwischen Alltagshilfen und Medizinprodukten zu lösen, werden Nutzer vor Upload neuer CAD-Daten aufgefordert, einen kurzen Fragebogen auszufüllen, welcher das Bauteil kategorisiert. Ergibt sich hieraus die Einteilung in den medizinischen Bereich, so wird dies automatisiert an Experten im Forum weitergeleitet, final überprüft und zur Fertigung freigegeben oder abgelehnt und die Weiterleitung an ein Orthopädiehaus angeboten.

Teilziel 3: eCommerce Auftragsabwicklung

Mit Ablauf des Projektvorhabens müssen sowohl Werkstatt als auch Onlineplattform vom vorwettbewerblichen Konzept in ein wirtschaftlich leistungsfähiges Geschäftsmodell überführt werden. Auf der Onlineplattform agieren verschiedenste Personengruppen in unterschiedlichsten Rollen und Bereichen, laden individuell ausgearbeitete und unterschiedlich monetär zu bewertende Produkte hoch und leiten diese an 3D-Werkstätten zur Fertigung weiter. Hierzu ist die Ausarbeitung eines komplexen eCommerce Systems notwendig, welches in der Gesamtheit über existierende Lösungen hinausgeht. Zur Handhabung der Vermischung der Rollen auf der Plattform wird ein Rechte- und Kompetenzsystem entwickelt, welches Nutzer ihren Fähigkeiten nach unterstützt (vereinfachte Sprache, Screenreader, etc.), sie für andere Nutzer ihren Kompetenzen nach einordnet (Nutzer, Designer, Experte, etc.) und ihnen Rechte für die unterschiedlichen Bereiche der Plattform erteilt. Bauteile, welche vom Nutzer über die Plattform an 3D-Werkstätten zur Fertigung übermittelt werden, müssen in Kategorien eingeordnet und an die richtige Werkstatt weitergeleitet werden. Für CAD-Daten, gefertigte Bauteile und Online-Schulungen muss ein Bezahlsystem vorbereitet werden, welches die Plattformfinanzierung im Anschluss an ein Projektende sicherstellt und Designer, Experten und Hersteller gerecht entlohnt.