Zwei Tage im Zei­chen der Digitalisierung

Bereits zum zweiten Mal in Folge musste der Fortbildungslehrgang „Digitale Fertigung“ von der Bundesfachschule für Orthopädie-Technik (BUFA) im digitalen Format abgehalten werden. Rund 30 Vorträge rund um die Themen Scannen, Modellierung und additive Fertigung wurden den knapp 70 Teilnehmer:innen am 6. und 7. Januar 2022 präsentiert. Mit dabei waren viele bekannte Gesichter, die bereits im Vorjahr im Rahmen des BUFA-Seminars zu den Meisterschüler:innen gesprochen hatten. Die fachliche Leitung des Seminars hatte Dr. Ann-Kathrin Hömme, Leiterin des Instituts für Messtechnik und Biomechanik und Leitung des Studiengangs Orthopädie- und Rehabilitationstechnik der BUFA, inne.

Grund­la­gen der digi­ta­len Fertigung

Den Auf­takt der Ver­an­stal­tung mach­te Prof. Dr. Mar­tin Eisemann von der Uni­ver­si­tät Braun­schweig. Er gab einen Über­blick über die Grund­la­gen der Scan-Tech­no­lo­gien. Dies geschah sehr detail­liert, aber auch sehr gut nach­voll­zieh­bar, sodass die Zuhörer:innen anschlie­ßend einen guten Ein­stieg in die­se The­ma­tik hat­ten. Prof. Dr. Frank Lobeck, Uni­ver­si­tät Duis­burg-Essen, brach­te den  Teil­neh­men­den die Grund­zü­ge der CAD-Model­lie­rung näher und gab auch einen spek­ta­ku­lä­ren Ein­blick in sei­ne uni­ver­si­tä­re Arbeit. Er zeig­te einen Film von der Ein­fahrt eines CAD-model­lier­ten Regio­nal­ex­pres­ses in den Hör­saal, in den man zudem inter­ak­tiv „ein­stei­gen“ konn­te. In die addi­ti­ve Fer­ti­gung und Mate­ria­li­en führ­te Prof. Dr. Bil­al Gök­ce, Lehr­stuhl Werk­stof­fe für die Addi­ti­ve Fer­ti­gung an der Ber­gi­schen Uni­ver­si­tät Wup­per­tal, ein. Prof. Gök­ce beließ es aber nicht nur bei einer all­ge­mei­nen Ein­füh­rung, er sprach auch direkt Emp­feh­lun­gen – pul­ver­ba­sier­te addi­ti­ve Fer­ti­gung zu nut­zen – für die Ortho­pä­die­tech­nik-Bran­che aus. Als Grund dafür nann­te er die hohe mecha­ni­sche Belas­tung auf den Bau­tei­len, die mit die­sem Ver­fah­ren am bes­ten zu bewäl­ti­gen sei.

Digi­ta­le Orthopädie-Technik

Den Ein­stieg in die fach­spe­zi­fi­schen Semi­nar­vor­trä­ge mach­te Vol­ker Juni­or, Geschäfts­füh­rer Phoe­nix GmbH, mit sei­nem Bei­trag „Die digi­ta­le Pro­zess­ket­te in der Ortho­pä­die­tech­nik“. Ergänzt wur­de die­ser The­men­block durch Chris­ti­an Hartz, Epro­tec, mit sei­nem Vor­trag: „Die Rol­le der Digi­ta­len Fer­ti­gung in der ortho­pä­die­tech­ni­schen Pra­xis“. Auf­grund des Aus­falls von Makram Teb­bis Vor­trag „Auto­ma­ti­sa­ti­on als Ant­wort des Fach­kräf­te­man­gels in der Ortho­pä­die-Tech­nik“ nutz­ten die bei­den Refe­ren­ten die Zeit aus, um ihre The­men detail­reich vorzustellen.

3D-Druck trifft auf Glas

Ein The­ma, das „wir so auch noch nicht auf dem Schirm“ hat­ten, wie Dr. Ann-Kath­rin Höm­me am Ende des Vor­trags fest­stell­te, nahm Prof. Dr. Bas­ti­an Rapp, tätig am Insti­tut Mikro­sys­tem­tech­nik der Albert-Lud­wigs-Uni­ver­si­tät Frei­burg, in den Fokus – und zwar 3D-Druck von Glas. Laut Rapp ver­fügt Glas u. a. über eine hohe opti­sche Rein­heit, Trans­pa­renz und ange­neh­me Hap­tik, ist lang­le­big und – enorm sta­bil. Letz­te­res sei aber auch von Nach­teil: „Glas ist nicht ohne Wei­te­res gut zu struk­tu­rie­ren“, erläu­ter­te Rapp. Aus die­sem Grund hat das Frei­bur­ger Start-up Glas­so­mer, zu dem Rapp gehört, eine Tech­no­lo­gie ent­wi­ckelt, die die posi­ti­ven Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten von Glas mit den Ver­ar­bei­tungs­tech­ni­ken von Poly­me­ren kom­bi­niert. Als Flüs­sig­keit kön­nen Glas­so­me­re wie ein klas­si­scher Kunst­stoff mit­tels 3D-Druck geformt wer­den, eine Wär­me­be­hand­lung ver­wan­delt das Bau­teil anschlie­ßend in hoch­wer­ti­ges Quarz­glas. „Das Schö­ne bei dem Ver­fah­ren ist, man kann die Eigen­schaf­ten des Gla­ses sehr weit ein­stel­len. Man hat an ver­schie­de­nen Stel­len die Mög­lich­keit, Fremd­stof­fe in das Glas ein­zu­brin­gen“, so Rapp.

Anto­ni­us Kös­ter, Geschäfts­füh­rer der Anto­ni­us Kös­ter GmbH, stell­te Vor- und Nach­tei­le ein­zel­ner Scan­ner in der Pra­xis vor. Dafür griff er eini­ge Fall­bei­spie­le aus sei­nem beruf­li­chen All­tag auf und erklär­te anhand derer, wie inner­be­trieb­li­che Ent­schei­dungs­pro­zes­se für die Aus­wahl von Scan­nern ablau­fen. Den „per­fek­ten Scan­ner“ gibt es laut Kös­ter nicht, son­dern immer nur den pas­sen­den Scan­ner für den jewei­li­gen Betrieb und deren Ein­satz­ge­biet. In sei­nem zwei­ten Vor­trag prä­sen­tier­te Kös­ter zudem ver­schie­de­ne Model­lier-Soft­wares für die Anwen­dung in der Orthopädie-Technik.

Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz: Fer­ti­gungs­ver­fah­ren im Vergleich

Wie res­sour­cen­ef­fi­zi­ent ist die addi­ti­ve Fer­ti­gung? Die­ser Fra­ge ging Manu­el Weber vom VDI Zen­trum Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz auf den Grund. Als Bei­spiel zog er die vom Bun­des­um­welt­mi­nis­te­ri­um beauf­trag­te und 2019 vom VDI ver­öf­fent­lich­te Stu­die „Öko­lo­gi­sche und öko­no­mi­sche Bewer­tung des Res­sour­cen­auf­wands – Addi­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren in der indus­tri­el­len Pro­duk­ti­on“ her­an. Dar­in wur­de unter­sucht, wie sich das addi­ti­ve Ver­fah­ren im Ver­gleich zum kon­ven­tio­nel­len hin­sicht­lich der Seri­en­fer­ti­gung einer Dämp­fer­ga­bel (Bereich Auto­mo­ti­ve) ver­hält. „Addi­ti­ve Fer­ti­gung ist nicht die allei­ni­ge Tech­no­lo­gie. Es gibt Berei­che, wo die kon­ven­tio­nel­le Bestand hat und addi­ti­ve Ver­fah­ren in Ergän­zung benutzt wer­den kön­nen“, schluss­fol­ger­te Weber aus den Ergeb­nis­sen der Stu­die. Zudem könn­ten addi­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren durch Inno­va­tio­nen opti­miert und so wei­te­re bzw. neue Anwen­dungs­fel­der erschlos­sen wer­den. Dadurch sei es mög­lich, kon­ven­tio­nel­le Ver­fah­ren im Schnitt­men­gen­be­reich bei­der Tech­no­lo­gien res­sour­cen­ef­fi­zi­ent zu erset­zen. Deut­lich mach­te Weber aber auch: „Wir haben ver­sucht, mit die­ser Stu­die einen klei­nen Ein­blick zu geben, wie man eine Bewer­tung vor­neh­men kann und was es dafür braucht, um beur­tei­len zu kön­nen, wel­che Aus­wir­kun­gen die Fer­ti­gungs­ver­fah­ren haben kön­nen.“ Gene­rel­le Aus­sa­gen wür­den sich aus der Stu­die nicht ablei­ten las­sen. Weber schlug anschlie­ßend die Brü­cke zum Bereich OT und stell­te mög­li­che öko­lo­gi­sche Aus­wir­kun­gen des 3D-Drucks vor – vom Druck­pro­zess über ‑mate­ria­li­en und Anwen­dun­gen bis hin zu Design- und Produktionsfreiheit.

Eine Neu­heit prä­sen­tier­te Prof. Dr. Joris Pas­cal, Dozent für Life Sci­ence Tech­no­lo­gies an der Fach­hoch­schu­le Nord­west­schweiz. Unter dem Titel „Hap­ti­sches Scan­nen“ zeig­te er ein intel­li­gen­tes Tex­til, das als Alter­na­ti­ve zum Gips bei Orthe­sen am Fuß ein­ge­setzt wer­den kann. Durch das Anle­gen des Tex­tils und die direk­te Über­tra­gung des Scans spart man sich den Schritt, den Gips noch ein­zu­scan­nen. Außer­dem sei die Metho­de viel sau­be­rer und schnel­ler, erklär­te Prof. Pas­cal im Vor­trag. Jens Volk­mar, Otto­bock, erklär­te in sei­nem Vor­trags­teil, wie die Raum­aus­stat­tung der digi­ta­len Werk­statt aus­zu­se­hen habe. Dabei wur­de ganz pra­xis­nah eine Modell­ein­rich­tung gezeigt, wie ein Raum für die Patient:innen gestal­tet wer­den soll­te, in dem der Scan vor­zu­neh­men ist. Auf die in der Dis­kus­si­on gestell­te Fra­ge, wie groß so ein Raum mini­mal sein soll­te, ant­wor­te­te Volk­mar: „So sechs Qua­drat­me­ter soll­ten rei­chen. Das ist zwar sehr eng, aber mit einer Lie­ge, dem Scan­ner und einem Lap­top wäre es zu rea­li­sie­ren.“ In der Ide­al­aus­stat­tung dage­gen ist mehr Platz ein­ge­plant und vor allem auch ein Com­pu­ter­ar­beits­platz mit Schreib­tisch, der das Arbei­ten erleichtert.

Einen „dop­pel­ten“ Chris­ti­an Kienz­le, Geschäfts­füh­rer der Poh­lig GmbH, erleb­ten die digi­ta­len Teil­neh­men­den. Um tech­ni­schen Pro­ble­men vor­zu­beu­gen, hat­te Kienz­le sei­nen Vor­trag näm­lich bereits zuvor auf­ge­nom­men und stand anschlie­ßend zu der The­ma­tik der Posi­tio­nie­rungs­hil­fen „live“ parat, um Fra­gen zu beantworten.

Blick in die Gegenwart

Zahl­rei­che Pra­xis­bei­spie­le zum Sta­tus quo der Digi­ta­li­sie­rung in der Ortho­pä­die-Tech­nik wur­den vor­ge­stellt. Wel­chen Stel­len­wert die Kon­struk­ti­on in der digi­ta­len Fer­ti­gung hat, stell­te Lisa Pabst vom Sani­täts­haus Klinz vor. Dabei warb Pabst dafür, auch ein­mal neue Wege zu gehen und offen zu blei­ben. Exem­pla­risch stell­te sie zwei Ver­sor­gun­gen vor, bei denen Patient:innen eine Pro­the­se gefer­tigt wur­de, die gera­de vom Design völ­lig von der Norm abwich. „Die­se sind natür­lich nicht vom Kos­ten­trä­ger über­nom­men wor­den“, gab sie zu, ergänz­te jedoch: „Für uns war es aber auch wich­tig, ein­mal etwas Neu­es aus­zu­pro­bie­ren und Erfah­run­gen zu sam­meln.“ Gera­de die­se Erfah­run­gen sei­en anschlie­ßend bei neu­en Her­aus­for­de­run­gen in der Kon­struk­ti­on wertvoll.

Einen span­nen­den Ein­blick in die Fer­ti­gung von Sitz­scha­len lie­fer­te OTM Fabi­an Thies, OT-Kiel. Er nahm die Zuschau­en­den Schritt für Schritt mit auf die „Fer­ti­gungs-Rei­se“ von der Abdruck­nah­me über den Scan und Kon­struk­ti­on bis zum anschlie­ßen­den Pro­duk­ti­ons­pro­zess, bei dem ein Fräs­ro­bo­ter neben dem Hand­werk zum Ein­satz kam. Mit viel Lie­be zum Detail wur­de die Pro­duk­ti­on der Sitz­scha­len vor­ge­stellt und beglei­tet. Vor allem die Vor­tei­le in der digi­ta­len Bear­bei­tung des Scans und der anschlie­ßen­den Über­ga­be an den haus­ei­ge­nen Fräs­ro­bo­ter stell­te Thies vor. Beson­ders anschau­lich wur­de der Vor­trag auch, weil der Refe­rent mit­tels Video­se­quen­zen aus dem Betrieb den „All­tag“ näher­brin­gen konn­te und so einen Ein­blick in einen Teil­be­reich der Ortho­pä­die-Tech­nik gewähr­te, den nicht jeder aus sei­nem Unter­neh­men kennt.

Ganz prak­tisch wur­de auch der Bei­trag von Eva Jung­bluth, Ser­vice­fer­ti­gung Krem­ser, die ver­schie­de­ne Mate­ria­li­en in der addi­ti­ven Fer­ti­gung für die Ortho­pä­die-Tech­nik aus ihrem Arbeits­all­tag prä­sen­tier­te und dabei Vor- und Nach­tei­le der ein­zel­nen Kom­po­nen­ten benannte.

Indi­vi­du­el­le Ein­la­gen aus dem Drucker

Wel­che Vor­tei­le die Kom­bi­na­ti­on ver­schie­de­ner Struk­tu­ren für die Ein­stel­lung der Stei­fig­keit mit sich brin­gen kann, erklär­te Vol­ker Juni­or in sei­nem zwei­ten Vor­trag am Bei­spiel des vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung geför­der­ten Pro­jekts LAUF, kurz für „Laser­ge­stütz­ter Auf­bau von kun­den­in­di­vi­du­el­ler Fuß­be­klei­dung“. „Ziel­set­zung war es, für eine dia­be­ti­sche Bet­tung eine Alter­na­ti­ve zu schaf­fen, die rein addi­tiv arbei­tet und alle mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten bereit­stellt, die man dafür benö­tigt“, erläu­ter­te Juni­or die Hin­ter­grün­de. Mit Erfolg: „Wir haben es geschafft im Rah­men des Pro­jekts die vor­ge­ge­be­nen Schäu­me so gut nach­zu­mo­del­lie­ren, dass wir damit zuver­läs­sig struk­tur­ba­sier­te Ein­la­gen laser­sin­tern konn­ten, die für die Pati­en­ten­ver­sor­gung geeig­net waren, und zwar sowohl für die funk­tio­na­le loka­le Bet­tungs­pas­sung als auch die glo­ba­le Gewichtsanpassung.“

Groß­vo­lu­mi­ge addi­ti­ve Fertigungstechnologien

Lukas Eck­hardt, wis­sen­schaft­li­cher Mit­ar­bei­ter an der Ernst-Abbe-Hoch­schu­le Jena, prä­sen­tier­te vor­läu­fi­ge Ergeb­nis­se aus einem For­schungs­pro­jekt zu Inte­gra­ti­ons­mög­lich­kei­ten von groß­vo­lu­mi­gen addi­ti­ven Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gien in Pro­zess­ket­ten der Ortho­pä­die-Tech­nik, das in Zusam­men­ar­beit mit dem Thü­rin­ger Sani­täts- und Gesund­heits­haus Car­que­vil­le durch­ge­führt wird. Zunächst stell­te Eck­hardt vor, wie groß­vo­lu­mi­ges Schmelz­schich­ten funk­tio­niert und wel­che Vor- und Nach­tei­le die­ses Ver­fah­ren mit sich bringt. „Gera­de im Bereich Ortho­pä­die-Tech­nik gibt es vie­le Anwen­dun­gen, die gro­ße Bau­tei­le erfor­dern. Her­kömm­li­che Tech­no­lo­gien kom­men da schnell an ihre Gren­zen“, so Eck­hardt. Da groß­vo­lu­mi­ge Ver­fah­ren grö­ber und schnel­ler arbei­ten wür­den und die Bau­tei­le weni­ger fein auf­ge­löst sei­en, sei spä­ter jedoch eine Nach­be­rei­tung durch ver­schie­de­ne abtra­gen­de, auf­tra­gen­de sowie umfor­men­de Finis­hing-Ver­fah­ren not­wen­dig, auf die Eck­hardt ein­zeln näher ein­ging. Aus der Kom­bi­na­ti­on der Finis­hing-Ver­fah­ren mit groß­vo­lu­mi­ger addi­ti­ver Fer­ti­gung sol­len in dem For­schungs­pro­jekt in einem nächs­ten Schritt kon­kre­te Pro­zess­ket­ten abge­lei­tet werden.

Dr. Ann-Kath­rin Höm­me zog am Ende des Semi­nars ein posi­ti­ves Fazit. Den Referent:innen sei es gelun­gen, die Brü­cke von den Grund­la­gen bis hin zur kon­kre­ten Anwen­dung zu schla­gen und sowohl den Ist-Zustand abzu­bil­den als auch den Blick in die Zukunft zu wagen. „Ich neh­me aus die­sen bei­den Tagen mit, dass das The­ma ‚digi­ta­le‘ Fer­ti­gung abso­lut prä­sent ist, einer ste­ti­gen Wei­ter­ent­wick­lung unter­liegt und der Blick ‚out of the box‘ not­wen­di­ger denn je ist, um das Poten­ti­al die­ses zusätz­li­chen Werk­zeugs auch für sich kon­struk­tiv nut­zen zu können.“

Hei­ko Cor­des und Pia Engelbrecht

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