„Digi­ta­le Fer­ti­gung“: Aus­tausch trotz Abstand

Zum fünften Mal lud die Bundesfachschule für Orthopädie-Technik (BUFA) vom 7. bis 8. Januar 2021 zu einem zweitägigen Seminar „Digitale Fertigung“ ein. In diesem Jahr trafen sich BUFA-Meisterschüler und Studierende sowie externe Interessierte aus der Branche wegen der aktuellen Abstandsregeln im virtuellen Raum. Über 80 Teilnehmende loggten sich ein und folgten den Vorträgen der Referentinnen und Referenten aus Industrie, Wissenschaft und Praxis.

Von den Grund­la­gen der Addi­ti­ven Fer­ti­gung über die Scan-Tech­no­lo­gie, die Model­lie­rung und den 3D-Druck bis hin zur Qua­li­täts­si­che­rung sowie einem Aus­blick in die Zukunft der Digi­ta­li­sie­rung reich­ten die The­men der 26 Vor­trä­ge. „Beson­de­re Situa­tio­nen erfor­dern beson­de­re For­ma­te!“. Mit die­sen Wor­ten eröff­ne­te Dr. phil. Ann-Kath­rin Höm­me, Lei­te­rin des Insti­tuts für Mess­tech­nik und Bio­me­cha­nik und Lei­tung des Stu­di­en­gangs Ortho­pä­die- und Reha­bi­li­ta­ti­ons­tech­nik der BUFA, die Online-Veranstaltung.

Grund­la­gen und ers­te Ein­bli­cke in die Scan-Technologie

„Wel­che Unter­schie­de gibt es zwi­schen der Addi­ti­ven und der kon­ven­tio­nel­len Fer­ti­gung?“: Mit der Beant­wor­tung die­ser Fra­ge eröff­ne­te Prof. Dr.-Ing. Jan T. Sehrt vom Lehr­stuhl für Hybrid Addi­ti­ve Manu­fac­tu­ring der Ruhr-Uni­ver­si­tät Bochum sei­nen Vor­trag. Beson­de­res Merk­mal der Addi­ti­ven Fer­ti­gung sei der schicht­wei­se Auf­bau und die damit ver­bun­de­nen typi­schen Stu­fen­ef­fek­te. „Aber wann lohnt sich die Addi­ti­ve Fer­ti­gung? Wel­che Ein­fluss­fak­to­ren spie­len dabei eine Rol­le?“, frag­te Prof. Dr.-Ing. Sebas­ti­an Bre­men vom Goe­the­Lab for Addi­ti­ve Manu­fac­tu­ring der Fach­hoch­schu­le Aachen im Anschluss. Beson­ders bei kom­ple­xen Bau­tei­len loh­ne es sich, so sei­ne Erfah­rung. Bei den Pro­zes­sen müs­se man auch immer die Ein­fluss­fak­to­ren wie die Kon­struk­ti­on, den Pro­zess und die Werk­stof­fe beach­ten. Das „Fused Lay­er Model­ling“ (FLM)-Druckverfahren eig­ne sich bei­spiels­wei­se zur Ver­ar­bei­tung von Poly­me­ren, wäh­rend das „Laser Power Bed Fusi­on“ (LPBF)-Verfahren die Mög­lich­keit bie­te, metal­li­sche Legie­run­gen zu funk­ti­ons­in­te­grier­ten Bau­tei­len zu ver­ar­bei­ten. Zu den tech­ni­schen Grund­la­gen des 3D-Scans refe­rier­te Micha­el Hoff­mann vom Fach­ge­biet Digi­ta­le Pro­dukt­ent­wick­lung und Fer­ti­gung der Hoch­schu­le Trier. Dabei ver­glich er die Vor- und Nach­tei­le der tak­ti­len Mes­sung mit Mess­punk­ten gegen­über dem kon­takt­lo­sen Ver­fah­ren mit Punktwolke.

Einen Ein­druck davon, wie die prak­ti­sche Umset­zung der Digi­ta­li­sie­rung in der Ortho­pä­die-Tech­nik aus­se­hen kann und wel­che Vor­tei­le damit ein­her­ge­hen, gaben die fol­gen­den drei Refe­ren­ten: The­re­sa Kempf prä­sen­tier­te den digi­ta­len Work­flow, der sich bei der Bril­lin­ger Ortho­pä­die GmbH eta­bliert hat. Ange­fan­gen mit der Daten­er­fas­sung per iPad-Scan­ner oder Struk­tur­licht­scan­ner bis zur Model­lie­rung mit­tels CAD-Soft­ware sei die Fer­ti­gung indi­vi­du­el­ler Orthe­sen effek­ti­ver. Ob Gesichts­mas­ke, Fin­ger- oder Armor­the­sen – der 3D-Druck eröff­ne vie­le Mög­lich­kei­ten. Digi­ta­le Pro­zes­se und die teil­di­gi­ta­li­sier­te Fer­ti­gung ber­gen gro­ßes Poten­ti­al für KMUs, aber es feh­len für die Gesund­heits­hand­wer­ke all­ge­mein­gül­ti­ge und vali­dier­te Ver­fah­ren, belast­ba­re Hand­lungs­emp­feh­lun­gen und Schu­lungs­kon­zep­te, resü­mier­te danach Chris­ti­an Hartz, Geschäfts­füh­rer der Epro­tec Ortho­pä­die­tech­nik GmbH, in sei­nem Vor­trag, in dem er u. a. auch die Hür­den für eine erfolg­rei­che Imple­men­tie­rung auf­zeig­te. Ein Update der digi­ta­len Ver­sor­gungs­pro­zes­se für Ortho­pä­die­tech­ni­ker beim iFab, der digi­ta­len Pati­en­ten­ver­sor­gungs­platt­form von Otto­bock, prä­sen­tier­ten Mar­co Volk­mar, Head of iFab Otto­bock Health­Ca­re Deutsch­land GmbH, und Jens Volk­mar vom iFab-Team. Ihr Tipp: am bes­ten die digi­ta­len Ver­sor­gungs­pro­zes­se immer da nut­zen, wo sie passen.

Scan­nen, Mes­sen und digi­ta­les Modellieren

„Es gibt nicht den bes­ten Scan­ner für alles“, pos­tu­lier­te Anto­ni­us Kös­ter, Geschäfts­füh­rer der Anto­ni­us Kös­ter GmbH & Co. KG, in sei­nem Vor­trag. Bevor man inves­tie­re, müs­se man die Qua­li­tät, die Pro­duk­ti­vi­tät und die Kos­ten des Scan­ners gegen­ein­an­der abwä­gen und dabei den Zweck, den der Scan­ner erfül­len soll, nicht aus dem Auge ver­lie­ren. Die „Digi­ta­le Tex­ti­lie als Scan­ner“ stell­ten Tho­mas Ruepp, Bell­wand-TEC GmbH NW, und Prof. Dr. Joris Pas­cal, Fach­hoch­schu­le Nord­west­schweiz, vor. Fle­xi­ble Lei­ter­plat­ten wer­den in die Tex­ti­li­en, in die­sem Fall in einen Mess­strumpf, inte­griert. Die Mach­bar­keits­stu­die mit dem Pro­to­typ wur­de abge­schlos­sen und die Ent­wick­ler rech­nen in ca. 2 Jah­ren mit der Markt­rei­fe. Die Vor­tei­le des 3D-Scans mit Posi­tio­nie­rungs­punk­ten stan­den im Mit­tel­punkt des Vor­trags von Chris­ti­an Kienz­le, Geschäfts­füh­rer der Poh­lig GmbH. Dank der genau­en Mes­sung mit der Sim­Brace®- Tech­no­lo­gie könn­ten Pro­the­sen und Orthe­sen simu­liert wer­den, bevor sie pro­du­ziert werden.

Anhand von Bei­spie­len stell­te Knut Leh­mann, Inha­ber des KLIB-Knut Leh­mann Inge­nieur Büros, Scan­ner­mo­del­le und ihre Ein­bin­dung in die Model­lie­rungs­soft­ware vor, die für unter­schied­li­che Anwen­dun­gen in der Ortho­pä­die-Tech­nik geeig­net sind. „Frü­her oder spä­ter setzt sich der 3D-Druck durch“, ist sich Refe­rent Dipl.-Ing (FH) Johan­nes Pröbs­ting vom Got­tin­ger Han­dels­haus OHG sicher. Sei­ner Erfah­rung nach sei eine Über­tra­gung von ortho­pä­die­tech­ni­schen Anfor­de­run­gen ins Digi­ta­le mög­lich, aber eine Ein­ar­bei­tung aller Betei­lig­ten in die gesam­te Tech­nik dabei not­wen­dig. Wie bei­spiels­wei­se ein digi­ta­ler CADAr­beits­platz aus­se­hen könn­te, zeig­te dann Makram Teb­bi, Mana­ging Direc­tor at Mobi­lis — Digi­tal Manu­fac­tu­ring Dubai, in sei­ner Prä­sen­ta­ti­on. Er sieht den größ­ten Vor­teil in der Zeit­er­spar­nis bei der Erstel­lung des Hilfs­mit­tels (z. B. mit der Soft­ware Geo­ma­gic Free­form®), da man im Lau­fe der Zeit aus einer Viel­zahl von Model­len auf­bau­en könn­te und die­se dann ent­spre­chend des indi­vi­du­el­len Scans nur noch nach­jus­tie­ren müs­se. „Man kann klein anfan­gen, man muss nicht gleich alles kön­nen“, so sei­ne Bot­schaft. Wie Biblio­theks­mo­del­le in der Rodin4D-Soft­ware erstellt wer­den, zeig­te dann Juli­an Halem­ba, Mit­ar­bei­ter der Fir­ma Rodin. Einer­seits kön­ne man selbst ein­ge­scann­te Model­le kon­stru­ie­ren oder ande­rer­seits die in der Biblio­thek der Soft­ware hin­ter­leg­ten Model­le nut­zen und die­se an die rea­len Gege­ben­hei­ten der Pati­en­ten anpassen.

Qua­li­täts­si­che­rung als Herausforderung

Die Mate­ri­al­ei­gen­schaft wird erst im Druck­pro­zess erzeugt: Das sei eine der Her­aus­for­de­run­gen bei der Qua­li­täts­si­che­rung im Zeit­al­ter der Digi­ta­li­sie­rung. Die Tech­no­lo­gie sei gesetzt, aber die Qua­li­täts­si­che­rung müs­se noch eta­bliert wer­den, so die Auf­fas­sung von Gre­gor Reisch­le, Head of Addi­ti­ve Manu­fac­tu­ring beim TÜV Süd. Damit gab er am zwei­ten Tag des Semi­nars einen Vor­ge­schmack auf die Anfor­de­run­gen, die die Euro­päi­sche Medi­zin­pro­duk­te­ver­ord­nung (MDR) an die Pro­duk­ti­on 3D-gedruck­ter Hilfs­mit­tel vor­aus­sicht­lich stel­len wird.

Dass sich indi­vi­du­ell gefer­tig­te Pro­the­sen und Orthe­sen, die im Laser-Sin­ter-Ver­fah­ren her­ge­stellt wer­den, bereits als eine Lösung im Markt eta­bliert haben, zeig­te Tho­mas Gradl, Busi­ness Deve­lo­p­ment Mana­ger Medi­cal bei der EOS GmbH, anhand von zahl­rei­chen Bei­spie­len. Beson­de­re Spe­zi­al­kon­struk­tio­nen berei­cher­ten den fol­gen­den Vor­trag von Andre­as Flamm, Geschäfts­füh­rer und CEO bei der OT4 Ortho­pä­die­tech­nik GmbH. Sei­ne Dienst­leis­tung sehe er als eine ver­län­ger­te Werk­bank, deren Pro­duk­te dem Ortho­pä­die­tech­ni­ker die all­täg­li­che Arbeit erleichtern.

„Jede digi­ta­le Kon­struk­ti­on ist nur so gut wie der Scan“, berich­te­te dann Refe­rent Fynn Güh­ne, Pro­jekt­ma­na­ger beim Inge­nieur­bü­ro Krem­ser, von sei­nen Erfah­run­gen. Ein wei­te­rer Vor­teil: die par­al­le­le Fer­ti­gung meh­re­rer Orthe­sen aus den Scan­da­ten eines Pati­en­ten, z. B. eine Orthe­se für die All­tags­ver­sor­gung, eine Bade­orthe­se und eine Lage­rungs­orthe­se. Wie weit die Vali­die­rung vir­tu­el­ler Belas­tungs­tests funk­tio­nie­ren kann und wel­chen Ein­fluss die Simu­la­tio­nen auf den Pro­duk­ti­ons­pro­zess haben kön­nen, stell­te anschlie­ßend Fran­zis­ka Glas, Lei­tung der Qua­li­täts­si­che­rung (Simu­la­ti­on und Tes­ting) der Mecu­ris GmbH, in ihrem Vor­trag vor.

Noch mehr Ant­wor­ten, wie der Ein­stieg in die Digi­ta­li­sie­rung prak­tisch umsetz­bar ist, beka­men die Zuhö­rer von Andre­as Vel­ten, IFA3D Medi­cal Solu­ti­ons GmbH. Neben den Grund­kennt­nis­sen (Scan­nen, Soft­ware, Mate­ria­li­en und gesetz­li­che Rege­lun­gen) sei die Ver­net­zung der Akteu­re aus sei­ner Sicht sehr wich­tig. Die­sen Netz­werk­ge­dan­ken befür­wor­te­ten auch die fol­gen­den Refe­ren­ten Cars­ten Suh­le und Bernd Urban. Suh­le, Ortho­pä­die­tech­ni­ker der Sani­täts­haus Klinz GmbH, for­der­te eine Syn­the­se von ana­lo­gen und digi­ta­len Pas­s­tei­len und zeig­te die Mach­bar­keit anhand eines Bei­spiels. Für die wei­te Zukunft sehe er durch die fort­schrei­ten­de Digi­ta­li­sie­rung, dass Algo­rith­men und Künst­li­che Intel­li­genz ggf. das Hand­werk erset­zen könn­ten. Auf die Pro­blem­stel­lung „Siche­rung des eige­nen geis­ti­gen Eigen­tums“ im digi­ta­len Pro­zess wies Bernd Urban, Pro­ku­rist Sani­täts­haus Urban & Kemm­ler GmbH, hin, wäh­rend er sich der Fra­ge wid­me­te, ob Algo­rith­men in der ortho­pä­die­tech­ni­schen Ver­sor­gung einen Wider­spruch darstellen.

Digi­ta­li­sie­rung in For­schung und Praxis

„Wenn wir uns in zehn Jah­ren wie­der­tref­fen, wer­den wir Din­ge sehen, die wir heu­te noch gar nicht abse­hen kön­nen“, ver­deut­lich­te Micha­el Hoff­mann gleich zu Beginn sei­nes zwei­ten Vor­trags die zukünf­ti­ge Ent­wick­lung. Die Tech­no­lo­gie schaf­fe neue Geschäfts­mo­del­le, des­sen müs­se man sich bewusst sein. Ob Revo­lu­ti­on oder Evo­lu­ti­on – die­se Ent­wick­lung sei noch nicht abzu­se­hen. Einen ande­ren inno­va­ti­ven Ansatz, das Pro­jekt „Pro­fes­sio­nel­le Open Source Hard­ware in der Ortho­pä­die“, prä­sen­tier­ten Niels Lich­tent­hä­ler und Adria­na Cabre­ra, Make­Opa­e­dics. Aus­ge­hend von einem Man­gel an pro­fes­sio­nel­len, digi­tal gefer­tig­ten Hilfs­mit­teln, die als Open-Source-Hard­ware ver­füg­bar sind, will das Pro­jekt den Wan­del des Ver­sor­gungs­sys­tems mit ortho­pä­di­schen Hilfs­mit­teln unterstützen.

In wel­che Rich­tung die zukünf­ti­ge For­schung geht und wo die Poten­zia­le bio­me­cha­ni­scher Tech­nik für die Digi­ta­le Fer­ti­gung lie­gen, führ­te Prof. Dr.-Ing. Welf-Gun­tram Dros­sel, Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Chem­nitz, aus. Wie eine digi­ta­li­sier­te Pro­zess­ket­te zur Fer­ti­gung medi­zi­ni­scher Pro­duk­te auf Basis inkre­men­tel­ler Form­ge­bung aus­se­hen könn­te, schil­der­te im Anschluss André Leon­hardt, wis­sen­schaft­li­cher Mit­ar­bei­ter der TU Chem­nitz Fakul­tät Maschinenbau.

Zum Abschluss der Vor­trä­ge erläu­ter­te Dani­el Jäger die Visi­on des Netz­werks „Smar­tOT“, wel­ches einen effek­ti­ven Ein­stieg in die digi­ta­len Tech­ni­ken in der Ortho­pä­die-Tech­nik ermög­li­chen soll.

Im Aus­tausch bleiben

Tref­fen­de Wor­te zum ers­ten Online-Sym­po­si­um der BUFA fand Dr. phil. Ann-Kath­rin Höm­me am Ende der span­nen­den zwei Tage: „Wir hat­ten umfas­sen­de Ein­bli­cke in den Ist-Zustand, span­nen­de Ein­drü­cke vom Jetzt aus der Pra­xis und kon­tro­ver­se und inter­es­san­te Mei­nun­gen, was das Mor­gen betrifft. Die Bereit­schaft, sich aus­zu­tau­schen war trotz des Online-For­mats abso­lut sicht­bar. Das zeigt, dass das The­ma Digi­ta­li­sie­rung uns alle betrifft. Und egal auf was wir es gera­de bezie­hen: Wir befin­den uns in dyna­mi­schen Zei­ten. Las­sen Sie uns dies als Chan­ce sehen, als posi­ti­ve Her­aus­for­de­rung und trotz Abstand im Aus­tausch bleiben“.

Ire­ne Mechsner

 

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