Entwicklung einer Sensormatrix zur Aufnahme von Druckverteilungen durch impulsähnliche Ereignisse auf gekrümmten Oberflächen = Development of a Sensor Matrix for Recording Pressure Distributions Caused by Pulse-Like Events on Curved Surfaces

Eine schwere Form des Kindesmissbrauchs ist das durch Misshandlung verursachte Kopftrauma (abusive head trauma; AHT). Da die genauen Mechanismen von AHT nicht vollständig verstanden sind, kommt es in der Literatur immer wieder zu Diskussionen und Kontroversen. Daher werden weitere Daten für die AHT-Forschung benötigt. Für die Durchführung realitätsnaher Experimente ist die Verwendung eines Ersatzmodell des kindlichen Schädels erforderlich. Ein wichtiger Aspekt ist hierfür die Kraftmessung an der Schädeloberfläche, wofür Kraftmessfolien ein geeignetes Instrument sein können.
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Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer individualisierbaren Kraftmessfolie, die auf gekrümmten Oberflächen anwendbar ist und Kraftimpulse sowohl zeitlich als auch in der Amplitude auflösen kann. Dazu werden die Eigenschaften des kraftsensitiven Materials Velostat analysiert und dessen Eignung für Kraftmessfolien bewertet. Anschließend werden zwei unterschiedliche Prototypen hergestellt und getestet. Die entwickelten Prototypen können Kraftimpulse zeitlich und in der Amplitude auflösen, sind dünn, kostengünstig und robust.
Neben der Anwendung bei AHT-Dummys, ermöglicht der vorgestellte Ansatz die Entwicklung von Kraftmessfolien für weitere Anwendungen, wie zum Beispiel zur Erfassung von Druckverläufen an Griffen oder als „elektronische Haut“ in der Robotik.

A severe form of child abuse is abusive head trauma (AHT). Since the exact mechanisms of AHT are not yet fully understood, debate and controversy continue to arise in literature. Therefore, more data is needed for further AHT research. The use of a model of the infant skull is required to perform realistic experiments. An important aspect for this is the force measurement on the skulls surface, for which force measurement foils can be a suitable tool.
The aim of this work is to develop a customizable force sensor array that can be applied to curved surfaces and resolve impulses in both time and amplitude. ... mehrFor this purpose, the properties of the force-sensitive material Velostat are analyzed and its suitability for flexible force sensors is evaluated. Subsequently, two different prototypes are fabricated and tested. The developed prototypes can resolve impulses in time and amplitude, are thin, inexpensive and robust.
In addition to the application in AHT dummies, the presented approach enables the development of force sensing arrays for other applications, such as the detection of pressure gradients on handles or as an "electronic skin" in robotics.