360° Orthopädie Technik | Presented by BIV-OT
C. Rieth, B. Els
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt „3Dprint2Fiber“ befasst sich mit kohlefaserverstärktem 3D-Druck in der Orthopädie-Technik.
D. Hochmann
Der Beitrag beschreibt den momentanen Stand und die Entwicklungsperspektiven additiver Fertigungsverfahren in der Technischen Orthopädie.
H. Schmück, J. Pröbsting, N. Günther, F. Vonderthan
In diesem Artikel werden drei unterschiedliche passive Prothesenfußkonzepte nach dem Roll-over-Shape-(ROS-)Modell vorgestellt. Grundlegende Idee dieser Konzepte war es, einen Prothesenfuß zu entwickeln, der an das Gangverhalten der vorherigen Prothesenversorgung des Amputierten anpassbar ist. Um die entwickelten Konzepte bewerten zu können, wurden der Vorfuß- und der Fersenbelastungsfall in einer FEM-Simulation berechnet. Durch die simulierten Verformungen konnte abgeschätzt werden, ob das Fußmodell die angestrebte ROS erreicht. In einer 2‑D-Ganganalyse wurde die ROS bestimmt und mit dem Referenzaufbau verglichen. Die Prothesen wurden additiv aus Polyamid gefertigt.
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.
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.
S. Radspieler
Voraussetzung für eine gelungene Prothesenversorgung bei transtibialer Amputation ist vor allem eine möglichst exakte Erfassung der Stumpfsituation. Eine besondere Herausforderung für den Orthopädie-Techniker stellt dabei die unterschiedliche Belastbarkeit zwischen knöchernen und weichteildominierten Stumpfanteilen dar. Ebenso ist es beim konventionellen Gipsabdruck schwierig, aus der unbelasteten Abformsituation einen Schaft zu erstellen, der in der Einbeinunterstützung eine gleichmäßige Lastübertragung gewährleisten soll. Als Lösungsmöglichkeit bietet sich hier ein hydrostatisches Abformsystem an, das bereits bei der Abdruckerstellung eine gleichmäßige Druckverteilung unter voller Belastung des Stumpfes erlaubt. Als positiver Nebeneffekt ermöglicht dieses Verfahren eine deutlich erhöhte Reproduzierbarkeit gegenüber dem konventionellen, händischen Gipsabdruck.
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.
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.
J. Pröbsting, N. Günther
In der Orthopädie-Technik werden verschiedenste Arbeitstechniken und Materialien bei der Anfertigung von Hilfsmitteln genutzt. Auch altbewährte Materialien wie Leder und Stahl oder Faserverbundwerkstoffe und Leichtmetall-Legierungen kommen zum Einsatz. Je nach Materialauswahl ändern sich die Arbeitstechniken, und so gehören das Walken von Leder, die Bearbeitung von Metallen sowie die Kunststoffverarbeitung zum Arbeitsalltag des Orthopädie-Technikers. Eine weitere Möglichkeit, Hilfsmittel herzustellen, ist die CAD-basierte Konstruktion mit einer anschließenden generativen Fertigung wie dem Selektiven Laser-Sintern (SLS). Der Artikel erläutert einen möglichen Verfahrensweg und stellt verschiedene generativ gefertigte orthopädietechnische Hilfsmittel vor, die auf herkömmliche Art und Weise nur mit erheblich größerem Aufwand hätten gefertigt werden können.
