Otto­bock setzt auf 3D-gedruck­te Prothesenschäfte

Die Addi­ti­ve Fer­ti­gung hält in immer mehr Berei­chen der Ortho­pä­die-Tech­nik Ein­zug. Bei Otto­bock wird bei­spiels­wei­se auf 3D-gedruck­te Pro­the­sen­schäf­te gesetzt. Trotz erschwer­ter Bedin­gun­gen auf­grund der Coro­na­pan­de­mie ist der Schaft MyFit TT nun auf dem Markt. Wie dem Hilfs­mit­tel­her­stel­ler das gelun­gen ist und wel­che Vor­tei­le die Tech­nik und das Pro­dukt bie­ten, erläu­tert Fran­zis­ka Leh­mann, Seni­or Digi­tal Pro­duct Mana­ger iFab, im Gespräch mit der OT-Redaktion.

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Ent­wick­lung eines addi­tiv ­gefer­tig­ten Multifunktions­bauteils für einen Roll­stuhl in Leichtbauweise

T. Goll­mer, St. Pluppins
Der Arti­kel behan­delt die Ent­wick­lung eines addi­tiv gefer­tig­ten mul­ti­funk­tio­nel­len Bau­teils für indi­vi­du­el­le Aktiv­roll­stüh­le in Leicht­bau­wei­se. Zunächst wer­den Grund­be­grif­fe geklärt, um ein grund­sätz­li­ches Ver­ständ­nis über die Tech­no­lo­gie der addi­ti­ven Fer­ti­gung zu ver­mit­teln. Anschlie­ßend erfolgt die Kon­zep­ti­on des Bau­teils. Dazu wird ein ers­tes Kon­zept als Grund­la­ge für das Bau­teil­de­sign erstellt. In einem wei­te­ren Schritt wird eine soge­nann­te Topo­lo­gie­op­ti­mie­rung durch­ge­führt, um eine Vor­stel­lung von der opti­ma­len Mate­ri­al­ver­tei­lung inner­halb des Bau­teils zu erhal­ten. Dies und beson­de­re Richt­li­ni­en, die im „Prac­ti­cal Gui­de to Design for Addi­ti­ve Manu­fac­tu­ring“ von Die­gel et al. fest­ge­hal­ten sind, sind essen­zi­el­le Aspek­te einer adäqua­ten Ent­wick­lung addi­ti­ver Bau­tei­le (Quel­le: Die­gel O, Nor­din A, Mot­te D. A Prac­ti­cal Gui­de to Design for Addi­ti­ve Manu­fac­tu­ring. Sin­g­a­po­re: Sprin­ger Natu­re, 2020). Nach­dem ein ent­spre­chen­des Bau­teil­de­sign ent­wi­ckelt wor­den ist, wird das addi­ti­ve Bau­teil per CAD kon­stru­iert und anschlie­ßend simu­liert. Es folgt eine Opti­mie­rung und Wei­ter­ent­wick­lung des Bau­teils in meh­re­ren Ite­ra­ti­ons­schlei­fen. Abschlie­ßend wird ein grund­le­gen­der Ver­gleich mit einem CNC-gefer­tig­ten Bau­teil gezo­gen, um die Eigen­schaf­ten der bei­den Fer­ti­gungs­ver­fah­ren ein­an­der gegen­über­zu­stel­len. Dabei wer­den geo­me­tri­sche, mecha­ni­sche und nach­hal­ti­ge Aspek­te mit­ein­an­der verglichen.

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Digi­ta­li­sie­rung und 3D-Druck als Werk­zeu­ge in der Ortho­pä­die­tech­nik – Pro­zess­op­ti­mie­rung zur wis­sens­ba­sier­ten Kon­struk­ti­on und Aus­le­gung von Bewe­gungs­ele­men­ten für die Her­stel­lung indi­vi­du­el­ler Orthesen

L. Mika, A. Hil­big, U. Geb­hardt, F. Hirsch, P. Naa­ke, M. Buro, S. Holtz­hau­sen, K. Paetzold
Ziel des vor­ge­stell­ten Pro­jekts ist die Ent­wick­lung einer durch­gän­gi­gen digi­ta­len Pro­zess­ket­te in Ver­bin­dung mit der Bereit­stel­lung einer Tool­box zur wis­sens­ba­sier­ten Para­me­ter­aus­wahl für die Gene­rie­rung last­an­ge­pass­ter Bewe­gungs­ele­men­te indi­vi­du­el­ler Orthe­sen. Grund­la­ge ist die para­me­tri­sche Beschrei­bung und Erzeu­gung dis­kre­ter Geo­me­trien sowie die nume­ri­sche Aus­le­gung einer ent­spre­chen­den Anzahl zufäl­lig gewähl­ter Para­me­ter­sät­ze für die Anlern­pha­se des maschi­nel­len Ler­nens. Die geo­me­tri­schen Model­le ste­hen auf die­se Wei­se den Ortho­pä­die­tech­ni­ke­rin­nen und ‑tech­ni­kern für die digi­ta­le Orthe­sen­mo­del­lie­rung zur Ver­fü­gung. Das (Teil-)Forschungsprojekt erfolg­te in Koope­ra­ti­on der Pro­fes­sur für Nume­ri­sche und Expe­ri­men­tel­le Fest­kör­per­me­cha­nik der TU Dres­den sowie der Ortho­pä­die- und Reha­tech­nik Dres­den GmbH.

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Mecha­ni­sche Unter­su­chung von addi­tiv gefer­tig­tem Poly­amid 12 unter Berück­sich­ti­gung werk­stoff­be­ein­flus­sen­der Fak­to­ren aus dem All­tag ortho­pä­di­scher Hilfsmittel

C. Halbau­er, S. Matys­sek, M. Boos, J. Gre­go­i­re, F. Capanni
3D-gedruck­te ortho­pä­di­sche Hilfs­mit­tel eröff­nen neue Funk­ti­ons- und Gestal­tungs­mög­lich­kei­ten und ver­bes­sern die Ver­sor­gungs­qua­li­tät mit­tels pati­en­ten­in­di­vi­du­el­ler Lösun­gen. Unab­ding­bar ist dabei die Gewähr­leis­tung der grund­le­gen­den Sicher­heits- und Leis­tungs­an­for­de­run­gen der Hilfs­mit­tel, beson­ders wenn die­se unter­schied­li­chen Belas­tun­gen und Umge­bungs­ein­flüs­sen aus­ge­setzt sind. Um dies zu gewähr­leis­ten, muss fol­gen­de Fra­ge beant­wor­tet wer­den kön­nen: Wel­che im All­tag vor­kom­men­den Fak­to­ren beein­flus­sen die mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten 3D-gedruck­ter Mate­ria­li­en und redu­zie­ren womög­lich die Leis­tungs­fä­hig­keit des Hilfs­mit­tels? Die­ser Fra­ge wur­de im Rah­men lau­fen­der For­schungs­pro­jek­te zur Ent­wick­lung addi­tiv gefer­tig­ter Orthe­sen und Pro­the­sen nach­ge­gan­gen [Quel­le: Ent­wick­lung eines Ver­fah­rens zur auto­ma­ti­sier­ten Kon­struk­ti­on, Aus­le­gung und Fer­ti­gung pati­en­ten­in­di­vi­du­el­ler Hilfs­mit­tel im 3D-Druck. ZIM-Koope­ra­ti­ons­pro­jekt, För­d­er­kenn­zei­chen ZF4137909AW8; Ent­wick­lung eines last­ad­ap­tier­ten Vor­fuß­pro­the­sen­sys­tems zur Indi­vi­du­al­ver­sor­gung von vor­fuß­am­pu­tier­ten Pati­en­ten mit hohem Mobilitäts­anspruch. ZIM-Koope­ra­ti­ons­pro­jekt, För­d­er­kenn­zei­chen KF2186207AK4]. Anhand eines spe­zi­ell für die­sen Zweck ent­wi­ckel­ten Ablauf­plans wur­de addi­tiv gefer­tig­tes Poly­amid 12 ver­schie­de­nen Ein­flüs­sen aus dem All­tag aus­ge­setzt und in Anleh­nung an eine stan­dar­di­sier­te Bie­ge­prü­fung für Poly­me­re (DIN EN ISO 178) mecha­nisch geprüft und bewertet.

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Im Ein­zel­fall schnel­ler und bes­ser versorgen

Das Sani­täts­haus Klinz mit rund 100 Mitarbeiter:innen in zehn Filia­len in Sach­sen-Anhalt gilt als Vor­rei­ter für ­addi­ti­ve Fer­ti­gung in der Bran­che. Seit 2016 ­eta­blier­te ­Inha­ber und Geschäfts­füh­rer Gerd Klinz Schritt für Schritt eine digi­ta­le Werk­statt. Sein Ziel damals wie heu­te: in beson­de­ren Fäl­len Patient:innen schnel­ler oder bes­ser zu ver­sor­gen bzw. Hilfs­mit­tel zu fer­ti­gen, die in Ver­ges­sen­heit gera­ten sind wie Orthe­sen nach NYROP.

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3D-Druck – Mög­lich­kei­ten und Gren­zen in der Orthopädietechnik

A. Grus­ka, I. Heu­zeroth, K. Popp
Der 3D-Druck ist wei­ter auf dem Vor­marsch und bahnt sich ange­sichts der Her­stell­bar­keit indi­vi­dua­li­sier­ter Pro­duk­te mit­tels digi­ta­ler und auto­ma­ti­sier­ter Fer­ti­gungs­ket­te auch sei­nen Weg in die Medi­zin. Der Ober­be­griff „Addi­ti­ve Fer­ti­gung“ umfasst dabei ein brei­tes Spek­trum unter­schied­li­cher Ver­fah­ren, von denen jedes bestimm­te Vor- und Nach­tei­le auf­weist. Pul­ver­ba­sier­te Tech­no­lo­gien wie das Laser­sin­tern (LS) bie­ten dabei die größ­ten Frei­heits­gra­de bezüg­lich der Kom­ple­xi­tät der Bau­tei­le, ohne dass spe­zi­el­les Stütz­ma­te­ri­al ver­wen­det wer­den muss. Im Fol­gen­den wird das LS-Ver­fah­ren bezüg­lich sei­ner Ver­wen­dungs­mög­lich­kei­ten in der Ortho­pä­die­tech­nik ins­be­son­de­re im Hin­blick auf die ein­setz­ba­ren Mate­ria­li­en und die beson­de­ren Eigen­schaf­ten der auf die­se Wei­se gedruck­ten Bau­tei­le dis­ku­tiert – auch in Abgren­zung zu alter­na­ti­ven Tech­no­lo­gien wie „Mul­ti Jet Fusi­on“ (MJF) und „Fused Lay­er Mode­ling“ (FLM).

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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.

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Ent­wick­lung eines CAE-gestütz­ten Pro­zes­ses zur Kom­bi­na­ti­on addi­ti­ver Fer­ti­gung mit Tex­ti­li­en für kun­den­in­di­vi­du­el­le ortho­pä­di­sche Hilfsmittel

D. Ahrendt, S. Krzy­win­ski, A. Rome­ro Karam
Im Rah­men eines IGF-For­schungs­pro­jek­tes wur­den am Insti­tut für Tex­til­ma­schi­nen und Tex­ti­le Hoch­leis­tungs­werk­stoff­tech­nik der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät Dres­den Mög­lich­kei­ten der addi­ti­ven Fer­ti­gung end­los­fa­ser­ver­stärk­ter Funk­ti­ons­ele­men­te direkt auf tex­ti­len Flä­chen zur Her­stel­lung kun­den­in­di­vi­du­el­ler ortho­pä­di­scher Hilfs­mit­tel unter­sucht. Zur Ent­wick­lung eines exem­pla­ri­schen Hilfs­mit­tels für das Knie­ge­lenk, bei dem eine tex­ti­le Kom­pres­si­ons­ban­da­ge mit bie­ge­stei­fen Orthe­sen­ele­men­ten kom­bi­niert wird, wur­de eine CAE-gestütz­te Pro­zess­ket­te vom 3D-Scan des Pati­en­ten bis zum kon­fek­tio­nier­ten Pro­dukt erar­bei­tet. Die anfor­de­rungs­ge­rech­te Aus­le­gung und Eva­lua­ti­on des Designs erfolg­te simulationsgestützt.

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„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.

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Ein­stieg in die addi­ti­ve Fer­ti­gung in der Silikontechnik

T. Kempf, J. Steil, S. Fal­ken­berg, S. Spintzyk
Die addi­ti­ve Fer­ti­gung hält Ein­zug in immer mehr Berei­che der Ortho­pä­die­tech­nik, da sie viel­fäl­ti­ge Vor­tei­le bie­tet, vor allem hin­sicht­lich eines opti­mier­ten Her­stel­lungs­pro­zes­ses. Die­ser Fort­schritt konn­te in der Sili­kon­tech­nik bis­lang kaum genutzt wer­den, denn addi­tiv gefer­tig­tes Sili­kon ist teu­er und lässt sich bis­her nicht in der glei­chen Qua­li­tät her­stel­len wie mit hand­werk­li­cher Tech­nik. Jedoch kann mit Hil­fe der addi­ti­ven Fer­ti­gung von Model­len der Her­stel­lungs­pro­zess für Sili­kon­orthe­sen opti­miert und effi­zi­en­ter gestal­tet wer­den. Denn die Fer­ti­gung von Sili­kon­orthe­sen steht vor allem wegen eng getak­te­ter Kli­nik­ter­mi­ne, einer häu­fig weit­läu­fi­gen Fili­al­struk­tur der Betrie­be und der lan­gen Her­stel­lungs­zei­ten unter enor­mem Zeitdruck.

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