Samenvatting

Snowboarden is een risicovolle sport, omdat iemand snel geblesseerd kan raken door eigen of andermans toedoen. Ruim 18% van alle snowboardblessures zijn knie gerelateerd (Sutherland 1996). Er zijn in de huidige markt genoeg braces voor het skiën. Echter, zijn er weinig braces specifiek ontwikkeld voor het snowboarden. Gedurende dit praktische onderzoek wordt de volgende hoofdvraag beantwoord: Welke eigenschappen moet een snowboardbrace voor de knie bezitten om te beschermen tegen impact én de kans op ligamentair letsel te verkleinen. De hoofdvraag wordt beantwoord door de volgende deelvragen:
Deelvraag 1: Welke onderdelen van de knie moeten beschermd worden tijdens het snowboarden?
Deelvraag 2: Hoe worden de onderdelen van de knie bij andere sporten beschermd?
Deelvraag 3: Hoe raken de onderdelen van de knie beschadigd tijdens het snowboarden?
Deelvraag 4: Welke materialen zijn geschikt voor een snowboardbrace voor de knie?
In de analysefase zijn de bovenstaande deelvragen beantwoord. Aan de hand van deze antwoorden zijn eisen en wensen opgesteld voor het eindontwerp.
Om de eerste deelvraag te beantwoorden is de anatomie van de knie onderzocht. Hieruit blijkt dat oppervlakkige botpunten zoals de knieschijf en de gewrichtsspleet beschermd moeten worden. Daarnaast raken structuren zoals de voorste kruisband en de binnenste knieband vaak geblesseerd tijdens het snowboarden. Vervolgens is er voor deelvraag 2 onderzocht welke kniebraces er momenteel op de markt zijn en hoe deze de gevoelige onderdelen van de knie beschermen. Hieruit blijkt dat de ligamenten worden beschermd door een frame dat bestaat uit onder andere ankerpunten en geleiders. De manier waarop de onderdelen van de knie beschadigd raken tijdens het snowboarden wordt behandeld in deelvraag 3. Aan iedere situatie wordt een concreet getal gekoppeld, zodat die getallen gebruikt kunnen worden voor het beantwoorden van deelvraag 4. In deelvraag 4 blijkt dat botpunten raken meestal beschadigd tijdens een val op de knieën. De maximale valkracht die hierbij berekend is komt uit op 1120,6 kPa. De voorste kruisband raakt beschadigd als het onderbeen ventraal transleert ten opzichte van het bovenbeen (Davies, Tietjens, Van Sterkenburg, & Mehgan, 2008). De maximale ventrale translatie kracht is berekend op 477,73 N. De mediale knieband kan scheuren of oprekken door een landing waarbij de knieën in een valgus positie staan. De maximale berekende krachtgrootte hiervoor is 294,43 N. Indien de snowboarder het snowboard aan één binding meesleept, ontstaan er rotatiekrachten in het kniegewricht. Deze rotatiekrachten zijn berekend op 43,75 nm. Het materiaal dat het meest optimaal lijkt om de druk die ontstaat door vallen op te vangen is expanded polypropyleen (EPP). Bij 75% indrukking levert het EPP-materiaal een druk van 1000 kPa met een dichtheid van 60( kg)⁄m^3 .Er is gekozen voor koolstofvezel om de laterale translatiekracht, ventrale translatiekracht en de rotatiekrachten op te vangen. Dit materiaal is erg stijf en is goed bestand tegen dynamische belastingen. Aan de binnenzijde van de brace komt PET-foam voor een betere pasvorm en extra demping. Tot slot wordt het scharnier gemaakt van Polyacetaal (POM). Dit materiaal is geschikt voor een scharnier vanwege de hoge treksterkte en de lage wrijvingsweerstand.
Uit iedere deelvraag zijn eisen en wensen gekomen waar het eindconcept aan moet voldoen. In de ontwerpfase zijn vier concepten tot stand gekomen door verschillende ideeschetsen te convergeren. Vervolgens is er een keuze gemaakt doormiddel van de Harrismethode. Het eindconcept is uitgewerkt in een 3D-model in Solidworks. Van het model zijn bouwtekeningen gemaakt waarvan sommigen gebruikt zijn bij het vervaardigen van het prototype. Gezien de relatief korte tijdspanne is er gekozen om de testfase te beschrijven en de hierbij horende hypotheses op te stellen.
Naar verwachting zal de brace de laterale- en rotatiekracht voldoende kunnen weerstaan. In de ventrale richting is de brace waarschijnlijk niet sterk genoeg. De oorzaak hiervan ligt wellicht bij de positionering van de vezelrichting van de koolstofvezels. Het dempingsmateriaal is waarschijnlijk sterk genoeg om de druk na vallen op te vangen. Echter is dit materiaal relatief hard, en uit een eventuele testfase kan komen dat dit door de gebruiker als onprettig wordt ervaren. Indien dit het geval is, zal er in de toekomst onderzoek gedaan moeten om een alternatief materiaal te kiezen. Daarnaast had er een beter prototype vervaardigd kunnen worden als er meer professionele gereedschappen, meer financiële middelen en meer expertise over carbon en het bewerken hiervan beschikbaar was.
Er kan geconcludeerd worden dat het huidige prototype waarschijnlijk in twee van de drie richtingen sterkt genoeg is. Een vervolgenonderzoek zal gericht moeten worden op het testen van het prototype, zodat er kan worden nagegaan of de opgestelde hypotheses bevestigd of ontkracht worden.
Samenvattend kan gesteld dat de bovengenoemde eigenschappen een basis vormen voor het ontwikkelen van een snowboardbrace voor de knie. Verbeterpunten liggen hier nog op het gebied van de bewegingsanalyse, materiaalkeuze en het vervaardigingsproces. De discussiepunten en aanbevelingen genoemd in hoofdstuk 10.3 en 10.5 worden aangedragen voor het ontwerpen van een tweede prototype.