Sportgerätetechnik

Die Herstellung von Sportgeräten bzw. Sportausrüstungen nimmt von Jahr zu Jahr zu. Dies betrifft nicht nur die Menge sondern auch ihre Vielfalt. Diese Entwicklung ist einerseits dem Umstand geschuldet, dass der Anwendungsbereich sehr groß ist – er erstreckt sich vom Leistungssport über den Breitensport inklusive Funsport bis zum Gesundheits- und Rehabilitationssport. Durch die ständige Weiterentwicklung der Technik ergeben sich andererseits aber auch immer wieder neue Möglichkeiten für die Neuentwicklung und Optimierung von Sportgeräten und Sportausrüstungen. Dies wird in dem vorliegenden Buch durch viele Beispiele belegt. Für eine bessere Lesbarkeit sollen nachfolgend Sportgeräte und Sportausrüstungen unter dem Begriff Sportgeräte zusammengefasst werden. Synonym wird auch der Begriff Sportartikel verwendet.

Das nachfolgende Kapitel zeigt, dass das Produkt Sportgerät einerseits durch eine hohe Komplexität und Vielseitigkeit gekennzeichnet ist und andererseits die Interaktion mit dem Menschen ein entscheidendes Kriterium für seine Güte ist. Es werden die wesentlichen Schritte des Integrierten Produktentwicklungsprozesses dargestellt. Da die Wechselwirkung zwischen Mensch und Gerät die Anwendung biomechanischer Methoden erfordert, werden diese einführend genannt und systematisiert. Für die Optimierung und Entwicklung von Sportgeräten ist eine Reihe von Aspekten zu berücksichtigen. Diese werden kurz erläutert und im weiteren Verlauf des Buches ausgiebig besprochen. Für eine bessere Übersicht wird eine systematische Vorgehensweise dargestellt, die geeignet ist praxisrelevante Fragestellungen zu beantworten.

Bevor der Entwicklungs- bzw. Optimierungsprozess eines Sportgerätes geplant wird, muss der Ist-Zustand bestimmt werden. An einem praktischen Beispiel wird hierfür die generelle Vorgehensweise gezeigt und insbesondere auf subjektive Eindrucksanalysen, biomechanische Messmethoden und Modellierungen eingegangen. In einem zweiten Abschnitt werden die physikalischen Eigenschaften, technologische Lösungen und die Reglementierung durch das Regelwerk von Bällen, Sportbelägen, Ergometern, Helmen, Fahrrädern, Schlägern und Booten beschrieben. Eine umfassende Übersicht über Sportgeräte, ihre physikalischen Eigenschaften, Normen und Entwicklungstrends ist in Form einer Tabelle im Anhang zu finden.

Zunächst kann konstatiert werden, dass Sportgeräte an die verschiedenen Anforderungen und Situationen angepasst werden müssen. Dies betrifft die einzelnen Bereiche des Sports, wie den Leistungssport, die verschiedenen Facetten des Breitensports und den Rehabilitationssport. Unterschiedliche Anforderungen des Breitensports stellen bspw. der Sport mit Übergewichtigen und Senioren dar. Beispiele hierfür werden vorgestellt. Verschiedene Sportschuhkonzepte zeigen, wie durch diese wiederum die Bewegung beeinflusst werden kann. Weitere Schwerpunkte des Kapitels sind die Einbeziehung ergonomischer Gesichtspunkte, des Komforts und der Sicherheit. Es wird erläutert, wie physikalische Effekte zur Steigerung des Trainingseffektes (z. B.: Vibrationstraining) und zur Optimierung der Sportgeräte genutzt werden können. Auf Grund der zunehmenden Technologisierung werden immer öfter auch Mess- und Informationssysteme in die Geräte eingebaut. Auf der Grundlage von praktischen Beispielen werden hierfür allgemeine Hinweise gegeben.

Für die Erstellung des Konzepts eines Sportgerätes ist es zunächst notwendig, allgemeine Konstruktionsprinzipien zu kennen, die nachfolgend dargestellt werden. Dabei spielen auch die zu verwendenden Werkstoffe eine wichtige Rolle. Weiterhin wird auf Sporttextilien eingegangen. Einen Schwerpunkt des Kapitels stellt die Nutzung moderner Technologien dar. Am Beispiel der Nanotechnologie wird gezeigt, welches Potenzial diese für die Sportgerätetechnik bietet. Aus diesem speziellen Fall werden Richtlinien abgeleitet, die es gilt generell bei der Anwendung neuer Technologien auf Sportgeräte zu berücksichtigen. Ein anderer Schwerpunkt wird in der Modellierung gesehen. Während Modellierungen von Geräten schon vielfältig vorhanden sind, existieren momentan nur erste Ansätze, um auch die Wechselwirkung zwischen Sportler und Gerät zu beschreiben.

Labor- und Feldtests sind notwendig, um sowohl spezielle Eigenschaften von Sportgeräten zu bestimmen, als auch ihre Einsatzfähigkeit unter den realen Bedingungen zu überprüfen. Die Aufgabe von Labortests liegt hauptsächlich in der Bestimmung einzelner physikalischer Größen (z. B.: Materialeigenschaften, konstruktive Eigenschaften). Um dann möglichst das gesamte Gerät unter realen Bedingungen testen zu können, ist es erforderlich, die Prüfstände so zu konzipieren, dass biomechanische und anatomische Gegebenheiten hinlänglich berücksichtigt werden. Feldtests werden dagegen unter realen Bedingungen durchgeführt. Es werden viele praktische Beispiele und allgemeine Schlussfolgerungen für die Durchführung von Tests gegeben.

Ein weiterer Schwerpunkt dieses Kapitels befasst sich mit der Untersuchung von bereits sich auf dem Markt befindlichen Trainingsgeräten, deren Nutzen bzw. Trainingseffektivität es gilt nachzuweisen. Abschließend werden Verfahren und Technologien behandelt, die der Bestimmung physikalischer Eigenschaften von Sportgeräten und deren Optimierung dienen. Diesbezüglich stehen Strömungs- und Windkanäle und ihre Anwendungsmöglichkeiten im Vordergrund.

Das Grundanliegen des vorliegenden Buches kann unter Zugrundelegung der Vorgehensweise und der Beantwortung der abgeleiteten Fragestellungen folgendermaßen zusammengefasst werden:

Herausarbeitung von grundlegenden Strategien, um Sportgeräte zu entwickeln und zu optimieren, wenn vorrangig physikalische und biomechanische Aspekte betrachtet werden. Dies wird durch die Schaubilder Abb. 7.4 und Abb. 7.5 zusammengefasst und systematisiert.

Unter beiden (physikalischen und biomechanischen) Gesichtspunkten können die folgenden Hauptziele für die Entwicklung und Optimierung von Sportgeräten definiert werden: Verletzungsprophylaxe, Verbesserung der sportlichen Leistungsfähigkeit, Verbesserung des Komforts und Evaluation von Geräten. Ökonomische und ökologische und ggf. auch soziale und psychologische Zielstellungen wurden nicht weiter berücksichtigt. Unter den betrachteten physikalischen und biomechanischen Aspekten sind Untersuchungsverfahren und Tests sowie die Modellbildung von zentraler Bedeutung. Hier werden besondere Schwerpunkte für die weitere Entwicklung von Sportgeräten gesehen.