Pro­the­sen­fü­ße für die addi­ti­ve Fer­ti­gung nach dem Roll-over-Shape-Modell

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.

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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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Gip­sen mit Was­ser­druck — Eine neue Metho­de der Stumpf­ab­for­mung mit einem hydro­sta­ti­schen Abdrucksystem

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.

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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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Gene­ra­ti­ve Fer­ti­gungs­ver­fah­ren in der Orthopädie-Technik

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.

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