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Improving the perfomance of silicone earpieces by making use of finite-element-analysis

Improving the perfomance of silicone earpieces by making use of finite-element-analysis

Led by:  Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
E-Mail:  mailto:wangenheim@ids.uni-hannover.de
Year:  2019

Weltweit leiden mehr als 360 Millionen Menschen unter einem Hörverlust. Ein Großteil der Patienten kann mit konventionellen Hörgeräten versorgt werden. Von den Herstellern werden hierfür verschiedenste Lösungen angeboten. Bei vielen Systemen wird der Lautsprecher mit Hilfe eines weichen Silikonohrpassstückes im Gehörgang gelagert. Zum Nachteil der Silikonohrpassstücke werden diese oft als unangenehm empfunden und dichten teils nicht vollständig nach außen hin ab. Die unbequeme Wahrnehmung kommt zum Teil daher, dass das Ohrpassstück je nach Grad der Stauchung mit einer relativ hohen Kraft gegen den Gehörgang drückt. In einem Extremfall wirft das Ohrpassstück Falten, was zu einem Abfall der akustischen Dichtung und zu punktuellen Druckstellen führen kann.

Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist es, ein besseres Verständnis für die biomechanischen Wechselwirkungen zwischen Silikonohrpassstück und einem anatomisch geformten Gehörgang zu entwickeln. Bis zum heutigen Zeitpunkt ist generell nur sehr wenig über die Einflüsse auf den Tragekomfort von Hörgeräten bekannt. Mit Hilfe verschiedener Methoden soll ein größerer Überblick über den Tragekomfort entstehen und zugleich auch Optimierungen an bestehenden Ohrpassstücken vorgenommen werden. Zum Beispiel wird mit Unterstützung der Finiten-Elementen-Analyse ein parametrisiertes Design entwickelt, womit die bekannten schwächen eliminiert werden können. Zugleich lassen sich modifizierte Designvorschläge innerhalb von realen Gehörgangsgeometrien validieren, sodass Vergleiche zwischen bestehenden und neuen Geometrien durchgeführt werden können.

Für die Analyse und Beurteilung von weichen dünnwandigen Bauteilen im Gehörgang hat sich die Finite-Elemente-Methode als ein äußerst nützliches Werkzeug erwiesen. Viele Machbarkeitsstudien haben gezeigt, das Schwachstellen von Systemen schnell sichtbar gemacht und anschließend behoben werden können, wodurch kostenintensive experimentelle Studien minimiert werden.