Analyse und Validierung biomechanischer Parameter zur Bewertung der muskuloskelettalen Belastung beim Schlagen mit der Hand als manuelle Montagetätigkeit

In einer Automobilmontage werden Fahrzeugteile, speziell Verkleidungsteile im Fahrzeuginnenraum, von Mitarbeitenden mit der Hand durch Druck und bei hohen Widerständen bzw. zeitkritischen Arbeitszyklen nicht selten durch Schlagen mit der Handfläche oder der Faust in die Karosserie montiert. Mit der Hand durchgeführte Montageprozesse können je nach aufzubringender Kraft, Wiederholungsrate oder der Entfernung zwischen Körper und Wirkstelle in hohen Belastungen für das Hand-Arm- Schulter-System resultieren. Ziel dieser Arbeit war es mit dem Fokus der muskuloskelettalen Belastung des Hand-Arm-Schulter-Systems bei schlagenden Montagetätigkeiten eine ganzheitliche Transparenz aller bisher bekannten Faktoren zu schaffen und aufbauend darauf ein Analysekonzept zur Untersuchung weiterer biomechanischer Parameter zu entwickeln und zu evaluieren. Durch eine systematische Literaturanalyse konnte die wissenschaftliche Forschungslücke zu Hand-Arm-Schulter-Belastungen während schlagenden Tätigkeiten mit hohen Kräften oder hohen Wiederholungsraten auf Basis des aktuellen Forschungsstandes identifiziert werden.
In einer empirischen Vorstudie wurden die gängigsten Schlagtechniken in einer deutschen PKW-Fertigung ermittelt und ausgewertet. Am häufigsten wurde mit der Handfläche oder der Faust in Richtung Boden (nach unten) geschlagen. Aufbauend auf dieser Erkenntnis wurden diese beiden unterschiedlichen Handstellungen in den weiteren Studien dieser Arbeit untersucht.
Mit einer 3D-Bewegungsanalyse von Schlagbewegungen und der simultanen Messung von Schlagkräften mit einer Kraftmessplatte sollte die Muskelaktivität sowie die Verschiebung der Gelenkstellung des Hand-Arm-Schulter-Systems gemessen werden. Die Probanden absolvierten Schläge mit der Hand und der Faust bei aufsteigenden Kraft-Anforderungen.
Als Referenz sollten die Probanden die gleichen Kräfte mit rein statischem Drücken der Handfläche auf die Kraftmessplatte übertragen. Bei der Kraftübertragung durch Schlagen konnte kein signifikanter Einfluss auf die entscheidenden Muskelgruppen auch bei hohen Kräften bis 400 N aufgezeigt werden. Wohingegen beim statischen Drücken bereits bei einer Kraftübertragung ab 250 N eine Abweichung des Bewegungsmusters deutlich erkennbar war. Die offensichtlichen Ausführbarkeitsgrenzen bei der Kraftübertragung durch Drücken spiegeln sich in der höheren Muskelaktivität des M. latissimus dorsi, dem M. triceps sowie der Muskelgruppe der Handgelenkbeuger wider. Unterschiede in den beiden Schlagtechniken konnten beim Kraftimpuls festgestellt werden. Da der Schlag mit der Handfläche trotz gleicher Kontaktzeit bei jedem Kraftniveau einen höheren Kraftimpuls als der Faustschlag entwickelte, kann dieser als die effektivere Schlagbedingung vermerkt werden.
In einer weiteren Untersuchung sollte die Belastung der Weichteilstrukturen der Hand bei Schlagtätigkeiten auf verschiedenen Oberflächengeometrien von Einbauteilen in einem PKW auf einem extra für diese Studie entwickelten Messaufbau ermittelt werden. Auch hier zeigte der Schlag mit der Handfläche signifikant niedrigere Aufschlagkräfte als der Schlag mit der Faust. Allerdings zeigen die Ergebnisse der Druckverteilung beim Schlagen mit der Hand gerade im Bereich essenzieller Weichteilstrukturen wie Blutgefäße und Nervenbahnen die höchsten Spitzendrücke.
Aus den Erkenntnissen dieser Arbeit können Arbeitsschutzmaßnahmen nach dem T(echnisch)O(organisatorisch)P(ersönlich)-Prinzip abgeleitet werden, um das Risiko für Beschwerden und Erkrankungen in der Automobil-Montage zu reduzieren.