Entwicklung eines Sicherheitskarabiners für Klettersteige

Abstract

There is a high risk of injury that can occur with falls on a via ferrata. Rope brakes are used in addition to ordinary carabiners to minimize the drop height. At the moment rope brakes and carabiners are only realized in separate devices. The integration of a rope brake into an ordinary carabiner is called a safety carabiner. It is protected by the patent AT 519353 B1. The Institute of Engineering Design and Product Development of the TU Wien is assigned by the holder of this patent to carry out the product development for this device. This master thesis describes the workflow of the product development process, which follows the guidelines of VDI 2221. These guidelines manage the systematic approach to the development of technical products.This systematic product development includes the definition of specifications in a list of requirements. Based on this list, suitable concepts are generated. In the next step of the development process these concepts are transferred into a 3D-CAD-model. In this prototype, the rope brake is implemented as a clamping device and is integrated in the back part of the carabiner. The clamping device consists of two asymmetric clamp edges interacting with the safety rope of the via ferrata. The positioning of these clamp edges allows for the safety carabiner to be moved in a climbing direction. If a fall were to occur, the clamp edges will prevent downward movements due to the lever of the acting forces.The 3D-CAD-construction of the prototype represents the end of this master thesis and can be seen as the basis for further product development.

Stürze stellen auf Klettersteigen ein hohes Verletzungsrisiko dar. Um die Fallstrecke bei Stürzen zu verringern, gibt es Seilbremseinrichtungen, welche zusätzlich zu den konventionellen Klettersteigkarabinern zur Anwendung gelangen. Aktuell sind am Markt Klettersteigkarabiner und Seilbremseinrichtungen aber nur in getrennten Produkten realisiert. Die Integration einer Seilbremseinrichtung in einen konventionellen Klettersteigkarabiner wird als Sicherheitskarabiner bezeichnet und ist im Patent AT 519353 B1 geschützt. Vom Inhaber dieses Patents ist der Auftrag zur Produktentwicklung dem Institut für Konstruktionswissenschaften und Produktentwicklung der TU Wien erteilt worden. Der Ablauf des Produktentwicklungsprozesses folgt in dieser Diplomarbeit jenem der VDI 2221 zur methodischen Entwicklung von technischen Produkten. Die methodische Produktentwicklung umfasst die Festlegung der Spezifikationen des Produkts in einer Anforderungsliste. Auf Basis dieser erfolgt die strukturierte Entwicklung von geeigneten Konzepten. Diese Konzepte werden in einer anschließenden Entwicklungsphase in einer technischen Konstruktion konkretisiert und in einem 3D-CAD-Modell eines ersten Prototyps umgesetzt. In diesem Prototyp ist die Seilbremseinrichtung als Klemme mit zwei asymmetrisch auf das Sicherungsseil wirkenden Klemmkanten realisiert und in den Karabinerrücken integriert. Die Klemmkanten sind derart angeordnet, dass sie eine Bewegung des Sicherheitskarabiners in Kletterrichtung zulassen, jedoch im Fall eines Sturzes über die Hebelwirkung Bewegungen am Seil nach unten blockieren. Die 3D-CAD-Konstruktion des Prototyps stellt den Abschluss der Diplomarbeit und die Grundlage für die weitere Produktentwicklung dar.