Forscher an der University of Oklahoma haben ein 3D-gedrucktes Ohrmodell entwickelt, mit dem sie die Explosionsauswirkungen auf das menschliche Ohr untersuchen können. Es gelang ihnen, mit dem 3D-gedruckten Ohrmodell Gehörschutz ebenso effizient zu testen wie mit bisherigen Testmethoden und profitieren gleichfalls von zahlreichen weiteren Vorteilen.
Ein 3D-gedrucktes menschliches Ohrmodell von Forschern der University of Oklahoma soll bei der Standardisierung von Explosionsexpositionstests von Gehörschutz (HPDs) helfen. Die Forscher erklären, dass der 3D-Druck die Bewertung von HPDs durch erhöhte Personalisierung, Zeit- und Kosteneffizienz deutlich verbesserte. Ihre Arbeit haben sie in einem Artikel mit dem Titel „A 3D Printed Human Ear Model for Standardized Testing of Hearing Protection Devices to Blast Exposure“ vorgestellt.
Effizientere Testverfahren schaffen
Befinden sich Menschen in aktiven Kampfsituationen, dann kann es passieren, dass durch Explosionen Risse im Trommelfell (TM) auftreten und es zu Hörverlust kommt. HPDs helfen dabei, den Hörverlust in gefährlichen Situationen zu verhindern. Einige Truppen gehen davon aus, dass durch die vielen HPDs das Situationsbewusstsein verringert wird. Fortschrittliche HPDs sollen das wahrgenommene Situationsbewusstsein und die HPD-Compliance zu verbessern. Dazu müssen zuerst vertrauenswürdigere und effizientere Testverfahren geschaffen werden und noch weitere Optimierungen durchgeführt werden.
Um zu ermitteln, wie schutzfähig verschiedene HPD-Ohrstöpsel sind, wenn sie Lärmimpulsen und Explosionen ausgesetzt sind, werden HPDs mithilfe von Schläfenbeinen menschlicher Leichen (TBs) und rechnerischen sowie experimentellen Methoden untersucht. Für die aktuelle Studie ist ein 3D-gedrucktes TB-Modell aus flexiblen und harten Polymeren entstanden, das ein TM, einen Gehörgang, Mittelohr-Federungsbänder und Muskelsehnen, eine Gehörknöchelchenkette und eine Mittelohrkammer enthält.
Explosionsbelastung mit 3D-gedrucktem Ohrmodell testen
Diese mechanische und anatomische Nachbildung eines Mittel- und Außenohrs half den Forschern dabei, HPDs während einer Explosionsbelastung zu messen und zu bewerten. In Experimenten wurde das 3D-gedruckte Ohrmodell sowohl mit als auch ohne HPDs Explosionen ausgesetzt. Sie zeichneten den Druck am Eingang des Gehörgangs und nahe des TM im Gehörgang auf und validierten ihre Aufzeichnungen, indem sie sie mit Ergebnissen mit TBs von Leichen verglichen. Sie bewerteten außerdem das Potenzial des Modells zur Verwendung als akustisches Übertragungsmodell.
Der gedämpfte Spitzendruck in der Nähe des TM betrug mit einem angebrachten HPD nur 0,92 psi (0 bar) mit einem Explosionsspitzendruck von 5,62 psi (0,35 bar) am Eingang des Gehörgangs. Ohne HPD war der Druck in der Nähe des TM bei 9,79 psi (0,62 bar) mit dem gleichen Explosionsspitzendruck am Eingang des Gehörgangs. Mit dieser Studie demonstrierten die Forscher die Wirksamkeit 3D-gedruckter Modelle für die standardisierte Prüfung von HPDs.