Mit hohem Tempo jagt der Athlet die Loipe entlang. Es sieht gut für ihn aus: Bisher hält er eine neue Bestzeit. Ob er am Ende ganz oben auf dem Treppchen stehen wird, darüber entscheiden manchmal nur wenige Sekunden. Bei diesen knappen Zeitabständen muss alles stimmen: Die Verhältnisse in der Loipe, die Tagesform des Athleten – und Ski, die optimal an ihn angepasst sind. Im Gegensatz zu den von Sponsoren umworbenen Olympia-Skistars ist das für Spitzensportler mit Behinderung bislang keine Selbstverständlichkeit. Die Entwicklung von Sportgeräten, die speziell auf die Bedürfnisse körperlich beeinträchtigter Leistungssportler abgestimmt sind, steckt noch in den Kinderschuhen. Dies liegt zum einen an dem geringeren Sponsoreninteresse, zum anderen daran, dass viele der paralympischen Disziplinen noch recht jung sind.

Spätestens zu den Winter-Paralympics 2014 in Sotschi soll sich das ändern: Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM arbeiten mit Partnern aus Forschung und Industrie an optimierten Skischlitten für Sportler mit Gehbehinderung, die Langlauf und Biathlon betreiben. »Unser Ziel ist es, auf Basis von biomechanischen Zusammenhängen für jeden Wettkämpfer den idealen Skischlitten zu konstruieren«, sagt Prof. Matthias Scherge, Leiter des Geschäftsfelds Tribologie am Fraunhofer IWM und Koordinator des Projektkonsortiums. Die Herausforderung dabei: Grad und Charakter der körperlichen Beeinträchtigung sind bei jedem Athleten individuell – und nur in einer ganz bestimmten Sitzposition kann der Athlet seine Kraft optimal einsetzen. »Dadurch benötigt im Prinzip jeder Sportler ein Unikat«, erläutert Prof. Scherge.

Detaillierte Formgebung durch dreidimensionales Scannen

Die auf den Athleten abgestimmte Sitzform wird im Simulationsmodell ermittelt. Der Sportler sitzt dazu in einem Prototyp eines Langlaufskischlittens und stößt sich mit den Skistöcken ab. Partner vom Institut für Sportwissenschaften der Universität Freiburg bringen dazu Marker an verschiedenen Körperstellen an und zeichnen den Bewegungsablauf auf. Während des Abstoßens messen zudem Sensoren in den Stöcken die Kraftübertragung. Die Ergebnisse werden direkt in ein Simulationsprogramm eingespeist, das ein biomechanisches Modell erstellt. Anhand dessen lässt sich bereits die grobe Geometrie des Sitzes ableiten. Für die detaillierte Formgebung wird der Sportler unter Belastung dreidimensional gescannt. Für die Fertigung des an den Athleten angepassten Sitzes sind generative Fertigungsverfahren ideal geeignet.  Mithilfe einer weiteren Simulation analysieren die Experten, wo sich überflüssiges Gewicht einsparen lässt, ohne dass die mechanische Zuverlässigkeit des Sitzes und seiner Anbindung an die Skier beeinträchtigt wird. Hierbei kommt ein am Fraunhofer IWM entwickeltes Verfahren zum Einsatz, das zellulär strukturierte Bauteile belastungsgerecht auslegt. Der so optimierte Leichtbau-Prototyp wird aus Kunststoff im selektiven Lasersinterverfahren hergestellt.

Am Skischlitten lassen sich reguläre Rennskier montieren. »Der Ski bewegt sich jedoch unter diesem Schlitten anders als beim normalen Skaten. Er fährt letztlich nur geradeaus«, gibt Scherge zu bedenken. »Das muss beim Schliff berücksichtigt werden«. Bei Skibelägen kann das Team um Prof. Scherge auf langjährige Erfahrung im internationalen Spitzensport zurückgreifen: Am Fraunhofer IWM entwickelte Beläge sorgen dafür, dass die Ski mit minimaler Reibung durch den Schnee gleiten.

Die Zeit bis zu den Paralympics 2014 wollen die Projektpartner nutzen, um ihre Entwicklungen zu optimieren. Dabei ist das Konsortium offen für weitere Kooperationen mit interessierten Unternehmen. Von den Paralympics erhofft sich Prof. Scherge auch Impulse für den Breitensport: »Es wäre schön, wenn die Paralympics körperbehinderten Menschen mit einer Körperbehinderung neue sportliche Perspektiven geben, wenn deutlich wird, was mit der richtigen technischen Unterstützung alles möglich ist«.