3‑D-Druck in der Ortho­pä­die-Tech­nik – Grund­la­gen und Anwendungsbereiche

A. Geb­hardt, J. Kess­ler, L. Thurn, K. Abbas
Der 3‑D-Druck, auch „Addi­ti­ve Fer­ti­gung“, „Digi­ta­le Fer­ti­gung“ oder heu­te sel­te­ner „Rapid Pro­to­typ­ing“ genannt, wird in immer mehr Bran­chen erfolg­reich ein­ge­setzt, um digi­ta­le Pro­dukt­ent­wür­fe direkt in phy­si­sche Bau­tei­le oder deren Ele­men­te zu über­füh­ren. Der Bei­trag befasst sich mit den Poten­zia­len die­ser Tech­no­lo­gie, dis­ku­tiert aber auch ihre Limi­tie­run­gen. Es wird auf die Grund­la­gen des 3‑D-Drucks ein­ge­gan­gen, und es wer­den die Ver­fah­ren und Maschi­nen benannt, die heu­te kom­mer­zi­ell ver­füg­bar sind. In die­sem Zusam­men­hang wer­den auch die ver­ar­beit­ba­ren Mate­ria­li­en dis­ku­tiert, Bei­spiel­an­wen­dun­gen vor­zugs­wei­se aus der Ortho­pä­die-Tech­nik bespro­chen und die Daten­we­ge skiz­ziert. Auf zwei Anwen­dungs­be­rei­che wird exem­pla­risch näher ein­ge­gan­gen: auf Model­le und Bau­tei­le zur Unter­stüt­zung der Pro­the­tik, also auf Epi­the­sen, Orthe­sen und Exo­ske­let­te, sowie auf indi­vi­du­el­le Soh­len und Einlagen.

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3‑D-Druck – das neue Handwerk?

H.-J. Gru­ner
Von wel­cher Sei­te man sich auch dem The­ma der addi­ti­ven Her­stel­lung nähert – es wird schnell klar, dass die umgangs­sprach­lich als „3‑D-Druck“ bezeich­ne­ten Ver­fah­ren die Welt nach­hal­tig ver­än­dern wer­den. Der Arti­kel ver­mit­telt im ers­ten Teil einen all­ge­mei­nen Ein­blick in die The­ma­tik der addi­ti­ven Fer­ti­gung sowie einen aktu­el­len Über­blick über die ver­schie­de­nen Her­stel­lungs­ver­fah­ren und die dar­aus resul­tie­ren­den prak­ti­schen Ein­satz­mög­lich­kei­ten. Im zwei­ten Teil wer­den kon­kre­te Fra­gen mit Fach­leu­ten dis­ku­tiert, die den Bereich der Ortho­pä­die-Tech­nik beleuchten.

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Der Ein­satz addi­ti­ver Fer­ti­gungs­ver­fah­ren (3‑D-Druck) in der Ver­sor­gung von Sko­lio­se­pa­ti­en­ten — Ein Erfahrungsbericht

A. Wür­sching, S. Bulat-Wür­sching
SOSORT zufol­ge wird die Sko­lio­se als drei­di­men­sio­na­le Ver­for­mung der Wir­bel­säu­le defi­niert; dem­entspre­chend soll­te auch die Kor­rek­tur in allen drei Ebe­nen erfol­gen. Kom­bi­niert man die­sen Grund­an­satz mit der addi­ti­ven Fer­ti­gungs­tech­nik und einer adäqua­ten Phy­sio­the­ra­pie, erhält man eine drei­fa­che drei­di­men­sio­na­le Sko­lios­e­the­ra­pie. Die Ver­fas­ser bezeich­nen die­ses Sys­tem als „3DScolioTM“. Der Arti­kel beschreibt die tech­ni­schen Vor­aus­set­zun­gen und ver­mit­telt einen Über­blick über die Arbeits­schrit­te. Neben Ver­sor­gungs­bei­spie­len wer­den auch die wirt­schaft­li­chen Eck­da­ten vor­ge­stellt. Abschlie­ßend wird die Effek­ti­vi­tät der 3‑D-Druck­tech­nik in der Sko­lios­e­the­ra­pie beurteilt.

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Eine bio­in­spi­rier­te künst­li­che Hand mit Mus­kel- und Ner­ven­dräh­ten aus NiTi

S. Seelecke, F. Simo­ne
In die­ser Arbeit wird ein ers­ter Pro­to­typ einer 3‑D-gedruck­ten künst­li­chen Hand mit Mus­keln aus NiTi-Form­ge­dächt­nis­dräh­ten vor­ge­stellt. Aktor­dräh­te aus Form­ge­dächt­nis­le­gie­run­gen kon­tra­hie­ren bei Erwär­mung und las­sen sich bei Abküh­lung wie­der deh­nen. Sie besit­zen ein extrem hohes Arbeits­ver­mö­gen und ermög­li­chen dadurch den Auf­bau äußerst leicht­ge­wich­ti­ger und kom­pak­ter Sys­te­me. Dar­über hin­aus gestat­ten sie durch die Draht­form den Auf­bau bio­in­spi­rier­ter mus­kel­ar­ti­ger Antrie­be, die in Zukunft zu leicht­ge­wich­ti­gen, fle­xi­blen und greif­star­ken Pro­the­sen bei­tra­gen kön­nen. In die­sem Bei­trag wird ein Bün­del­kon­zept aus elek­trisch geheiz­ten dün­nen Dräh­ten mit gro­ßer Ober­flä­che zur Kraft­ska­lie­rung vor­ge­stellt, um der übli­cher­wei­se lang­sa­men Abküh­lung von Dräh­ten mit gro­ßem Durch­mes­ser ent­ge­gen­zu­wir­ken. Dar­über hin­aus wird gezeigt, dass die ver­wen­de­ten NiTi-Mus­kel­dräh­te auch sen­so­ri­sche Eigen­schaf­ten haben und dadurch auch als ihre eige­nen „Ner­ven“ zur Posi­ti­ons­be­stim­mung ein­ge­setzt wer­den können.

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Poten­zia­le addi­ti­ver Fer­ti­gungs­ver­fah­ren für die Orthopädie-Technik

J. Bre­u­n­in­ger, U. Daub, R. Wer­der, U. Schnei­der

Addi­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren, auch 3‑D-Druck genannt, bie­ten eine Rei­he an neu­en Mög­lich­kei­ten für die Ortho­pä­die-Tech­nik. Das Selek­ti­ve Laser­sin­tern (SLS), das bereits in der indus­tri­el­len Fer­ti­gung ver­tre­ten ist, bie­tet eini­ge Vor­tei­le gegen­über tra­di­tio­nel­len Fer­ti­gungs­ver­fah­ren. So kön­nen leicht­bau­op­ti­mier­te Orthe­sen, indi­vi­du­ell kon­stru­ier­te Pro­the­sen­fü­ße oder salz­was­ser­fes­te Bade­pro­the­sen über die­se Ver­fah­ren her­ge­stellt wer­den. Aber auch das Fused Depo­si­ti­on Mode­ling (FDM), das auf­grund der güns­ti­gen Maschi­nen umfang­reich in den Medi­en prä­sen­tiert wird, bie­tet inter­es­san­te Ansät­ze für die Fer­ti­gung von Hilfs­mit­teln. Die gesam­ten Vor­tei­le sind aller­dings erst mit einer digi­ta­len Pro­zess­ket­te zu errei­chen, die neben dem 3‑D-Druck auch Scan­nen, CAD-Kon­struk­ti­on und vir­tu­el­le Belas­tungs­tests einschließt.

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