Wel­chen Stel­len­wert hat digi­ta­le Fer­ti­gung im Werkstattalltag?

T. Kempf, J. Steil, H. Metzger
Die Orthopädietechnik ist ein Handwerk, das viele verschiedene Materialien und Verarbeitungsmethoden vereint, um daraus hochwertige, ästhetisch überzeugende und funktionell anspruchsvolle Hilfsmittel herzustellen. Seit einigen Jahren gibt es jedoch ein neues Werkzeug in diesem bereits gut gefüllten Werkzeugkasten: die digitale Fertigung. Wie bei jedem neuen Handwerkszeug wird nun diskutiert, wo und wann seine Anwendung sinnvoll ist und wie es in den verschiedenen Fachbereichen gehandhabt werden kann. Dabei gibt es kein „Patentrezept“ – vielmehr muss jedes Unternehmen selbst entscheiden, inwiefern die digitale Fertigung den Versorgungsalltag vereinfachen kann. Der Artikel vermittelt einen Überblick über die aktuellen Möglichkeiten und beleuchtet, welchen Stellenwert das Werkzeug „digitale Fertigung“ derzeit im handwerklichen Alltag einnimmt und in welchen Bereichen es sich durch das Spektrum neuer Möglichkeiten als besonders effizient erweist (Abb. 1).

Ein­lei­tung

Bei­na­he täg­lich errei­chen die Betrie­be in der Ortho­pä­die­tech­nik-Bran­che der­zeit E‑Mails und Anru­fe von Unter­neh­men, die behaup­ten, eine Patent­lö­sung für die digi­ta­le Fer­ti­gung gefun­den zu haben. Es ist schwer, in der Flut aus 3D-Scan­nern, Kon­struk­ti­ons­pro­gram­men, 3D-Dru­ckern, Fräs­dienst­leis­tern und Kom­plett­pa­ke­ten den Über­blick zu behal­ten. Dazu kom­men noch vie­le wei­te­re For­schungs­an­sät­ze und Pro­jek­te, die sowohl inner­halb der Bran­che als auch von For­schungs­ein­rich­tun­gen initi­iert und durch­ge­führt wer­den. Zwar scheint sich bis­her – anders als bei ande­ren Fer­ti­gungs­ver­fah­ren – noch kein gemein­sa­mer Weg her­aus­zu­kris­tal­li­sie­ren, jedoch herrscht weit­ge­hend Einig­keit über die Sinn­haf­tig­keit eines Ein­sat­zes der digi­ta­len Fer­ti­gung in der Orthopädietechnik:

Anzei­ge
  • Zum einen wird häu­fig der Fach­kräf­te­man­gel genannt, der es gro­ßen wie klei­nen Betrie­ben erschwert, den wach­sen­den Bedarf an Hilfs­mit­teln zu decken 1 2. In die­sem Zusam­men­hang soll die digi­ta­le Fer­ti­gung vor allem ein Mit­tel zur Effi­zi­enz­stei­ge­rung sein.
  • Zum ande­ren wecken die vie­len neu­en Gestal­tungs­mög­lich­kei­ten, die mit dem digi­ta­len Ent­wer­fen geschaf­fen wer­den, das Inter­es­se – vor allem in den Punk­ten Leicht­bau, Belüf­tung und indi­vi­du­el­les, moder­nes Design 3 4 5.
  • Schließ­lich sind es die neu­en Anfor­de­run­gen der MDR bezüg­lich Doku­men­ta­ti­on und Nach­ver­folg­bar­keit, wel­che die digi­ta­le Fer­ti­gung in den Fokus rücken 6 7.

Ein wich­ti­ger Aspekt, der kon­tro­vers dis­ku­tiert wird, ist die Bewah­rung des hand­werk­li­chen Wis­sens bezie­hungs­wei­se der Trans­fer die­ses Wis­sens in die digi­ta­le Umgebung:

  • Posi­tiv bewer­tet wird in die­sem Zusam­men­hang, dass das über vie­le Jah­re gesam­mel­te Wis­sen auf die­se Wei­se digi­ta­li­siert, archi­viert und spä­ter wie­der ange­wandt wer­den kann, was vor allem uner­fah­re­nen Tech­ni­ke­rin­nen und Tech­ni­kern zugutekomme.
  • Im Gegen­zug wird oft kri­tisch gefragt, ob man mit „halb­au­to­ma­ti­schen“ Lösun­gen, wie die neu­en Tech­no­lo­gien sie bie­ten, die Arbeit der Tech­ni­ke­rin­nen und Tech­ni­ker nicht letzt­lich über­flüs­sig mache.

Dabei ent­steht jedoch der Ein­druck, dass die Kom­mu­ni­ka­ti­on über die digi­ta­le Fer­ti­gung in den Betrie­ben dar­über ent­schei­det, wel­chen Stel­len­wert sie jeweils erreicht: Wer­den die Mit­ar­bei­ten­den bei Fra­ge­stel­lun­gen des Arbeits­all­tags ernst genom­men und in neue Pro­zes­se früh­zei­tig ein­be­zo­gen, über­wiegt eine posi­ti­ve­re Sicht­wei­se bezüg­lich neu­er Tech­no­lo­gien. Erschei­nen Lösun­gen dage­gen zu glo­bal oder zu rea­li­täts­fern, über­wiegt der Zwei­fel gegen­über dem Unbekannten.

Dar­über hin­aus gibt es auch ganz prak­ti­sche Hin­der­nis­se, etwa bezüg­lich des 3D-Scans: Opti­sche Scan­ver­fah­ren haben im Ver­gleich zur bis­he­ri­gen Tech­nik des Gips­ab­dru­ckes den Nach­teil, dass die Glied­ma­ße nicht schon wäh­rend des Maß­neh­mens zweck­ge­formt wer­den kann. Es gibt ver­schie­de­ne Ansät­ze, mit soge­nann­ten Scan­vor­rich­tun­gen eine Stel­lungs­kor­rek­tur vor dem Scan zu errei­chen, zu über­prü­fen und für die Dau­er des Scans zu hal­ten 8. Teil­wei­se ist die­ses Ver­fah­ren jedoch mit einem Mehr­auf­wand in der Scan-Nach­be­ar­bei­tung oder bei der Kon­struk­ti­on ver­bun­den. Die aktu­ell gän­gigs­te Alter­na­ti­ve ist es daher nach wie vor, zunächst einen Gips­ab­druck anzu­fer­ti­gen, um dann das Gips­ne­ga­tiv oder ‑posi­tiv ein­zu­scan­nen 9 10.

Der Bereich der Kon­struk­ti­ons­pro­gram­me kann in zwei gro­ße Grup­pen unter­teilt wer­den: para­me­tri­sche Kon­struk­ti­ons­pro­gram­me und bran­chen­spe­zi­fi­sche Soft­ware­pro­gram­me. Para­me­tri­sche Kon­struk­ti­ons­pro­gram­me wer­den oft auch mit dem Begriff „Inge­nieurs-Soft­ware“ umschrie­ben und eig­nen sich zur Kon­struk­ti­on tech­ni­scher Tei­le, zur Aus­le­gung von Tei­len, zum Anfer­ti­gen tech­ni­scher Zeich­nun­gen und für Simu­la­ti­ons­auf­ga­ben. Aller­dings kann dadurch nur ein­ge­schränkt mit den ana­to­mi­schen For­men der Ortho­pä­die­tech­nik gear­bei­tet wer­den, da es sich dabei eher um eine mathe­ma­ti­sche Beschrei­bung und Kon­struk­ti­on von Kör­pern han­delt. Gro­ße Anbie­ter para­me­tri­scher Soft­ware sind zum Bei­spiel die Unter­neh­men Solid­Works oder Autodesk.

Die ande­re gro­ße Grup­pe sind bran­chen­spe­zi­fi­sche Soft­ware­pro­gram­me, wobei es sich hier meist um Frei­form-Pro­gram­me han­delt. Die­se sind dar­auf aus­ge­rich­tet, kom­ple­xe ana­to­mi­sche For­men dar­zu­stel­len und mit ihnen wei­ter­zu­ar­bei­ten. Bekann­te umfang­rei­che Pro­gram­me in die­sem Zusam­men­hang sind „Rodin­NEO“, „Rodin­CU­BE“, „Geo­ma­gics Free­Form“, „Vor­um­Can­fit“ und „Ome­ga­Ex­pert“, wobei die­se Pro­gram­me rela­tiv offen gestal­tet sind und sich für die Kon­struk­ti­on meh­re­re Hilfs­mit­tel eig­nen. Dane­ben gibt es vie­le wei­te­re Kon­struk­ti­ons­pro­gram­me für ein­zel­ne Ver­sor­gun­gen, die im Über­blick über die Ver­sor­gungs­be­rei­che wei­ter unten näher beleuch­tet werden.

Schließ­lich gibt es auch Gren­zen der digi­ta­len Fer­ti­gung, die zei­gen, etwa im Bereich der Abrech­nung mit den Kran­ken­kas­sen: Gera­de bei addi­tiv gefer­tig­ten Hilfs­mit­teln ist es teil­wei­se schwie­rig, den dafür not­wen­di­gen Auf­wand wirt­schaft­lich abzu­rech­nen. Eine Lösung könn­te in der Auf­nah­me von Posi­tio­nen für addi­tiv gefer­tig­te Hilfs­mit­tel in den Hilfs­mit­tel­ka­ta­log oder eine geeig­ne­te Gleich­stel­lung mit bekann­ten Fer­ti­gungs­ver­fah­ren sein.

Im Fol­gen­den wer­den wich­ti­ge Aspek­te im Zusam­men­hang mit der Ein­füh­rung der digi­ta­len Fer­ti­gung in ortho­pä­die­tech­ni­schen Werk­stät­ten diskutiert.

Her­aus­for­de­rung Material

Eine der größ­ten Hür­den für die Ein­füh­rung der digi­ta­len Fer­ti­gung im Werk­statt­all­tag ist die Mate­ri­al­aus­wahl, denn in der addi­ti­ven Fer­ti­gung wer­den bis­her über­wie­gend ther­mo­plas­ti­sche Kunst­stof­fe ein­ge­setzt. Dem gegen­über ste­hen die nahe­zu unbe­grenz­ten her­kömm­li­chen Mate­ri­al­kom­bi­na­tio­nen aus Faser­ver­bund­werk­stof­fen, Kunst­stof­fen, Metal­len, Pols­ter­ma­te­ria­li­en, Sili­ko­nen, Tex­ti­li­en und Leder in der Ortho­pä­die­tech­nik. Es wird häu­fig argu­men­tiert, dass mit einem intel­li­gen­ten Design mit­tels addi­ti­ver Fer­ti­gung ein ähn­li­ches oder sogar bes­se­res Ergeb­nis – auch ohne den Ein­satz unter­schied­li­cher Mate­ria­li­en – erreicht wer­den kön­ne. Dem steht jedoch ent­ge­gen, dass ther­mo­plas­ti­sche Kunst­stof­fe eini­ge Eigen­schaf­ten von Hoch­leis­tungs­ma­te­ria­li­en der Ortho­pä­die­tech­nik prin­zi­pi­ell nicht errei­chen kön­nen. Zum Bei­spiel hat ein Faser­ver­bund­werk­stoff einen um den Fak­tor 50 höhe­ren Elas­ti­zi­täts­mo­dul und eine um mehr als 18-fach höhe­re Zug­fes­tig­keit als das häu­fig ver­wen­de­te PA12 im MJF-Ver­fah­ren, was bedeu­tet, dass der Faser­ver­bund­werk­stoff bei glei­chem Quer­schnitt wesent­lich mehr Kraft auf­neh­men kann 11 12. Zudem sind Faser­ver­bund­werk­stof­fe dauer­elastisch und behal­ten ihre Feder­wir­kung, wohin­ge­gen ther­mo­plas­ti­sche Mate­ria­li­en bei hohen oder wech­seln­den Belas­tun­gen zum Kalt­fluss nei­gen 13. Glei­ches gilt für Sili­ko­ne im Ver­gleich zu TPU, einem ähn­li­chen, wei­chen Mate­ri­al aus der addi­ti­ven Fer­ti­gung. TPU hat im Ver­gleich zu Sili­kon eine wesent­lich gerin­ge­re Reiß­deh­nung, ist unter Belas­tung nicht dauer­elastisch und nicht so hygie­nisch bzw. haut­ver­träg­lich wie Silikon.

Die Ver­ar­bei­tungs­wei­sen der her­kömm­li­chen Mate­ria­li­en beru­hen vor allem auf den hand­werk­li­chen Erfah­run­gen der Bran­che. Zukünf­tig soll­te noch stär­ker erforscht wer­den, wel­che Kraft tat­säch­lich auf ein Werk­stück ein­wirkt und wie man die­se Belas­tun­gen mit den Mit­teln der addi­ti­ven Fer­ti­gung auf­fan­gen kann.

Erfreu­li­cher­wei­se macht aber auch die Ent­wick­lung der addi­ti­ven Fer­ti­gung im Bereich Mate­ria­li­en ste­ti­ge Fort­schrit­te. So las­sen sich seit eini­gen Jah­ren bereits Carbon‑, Glas- und Kev­lar-Fasern im Extru­si­ons­ver­fah­ren ver­ar­bei­ten, wodurch hoch belast­ba­re Faser­ver­bund-Bau­tei­le auch in der addi­ti­ven Fer­ti­gung ent­ste­hen 14. Eine Limi­tie­rung für die Anwen­dung sol­cher Bau­tei­le bestand bis­her dar­in, dass die Fasern nur zwei­di­men­sio­nal abge­legt wer­den, sodass die kom­ple­xen Geo­me­trien der Ortho­pä­die­tech­nik nicht aus­rei­chend sta­bi­li­siert wer­den konn­ten. Eine Revo­lu­ti­on könn­te der soge­nann­te 5‑Achs-Druck sein, mit dem es mög­lich wäre, Fasern nahe­zu belie­big in den Raum zu legen 15. Ob die Bau­tei­le ein ähn­li­ches Ver­hal­ten und eine ähn­li­che Dau­er­fes­tig­keit wie lami­nier­te Bau­tei­le auf­wei­sen, muss sich im Ver­sor­gungs­all­tag noch zeigen.

Zwar ist die addi­ti­ve Fer­ti­gung von Metall bereits flä­chen­de­ckend in höchs­ter Qua­li­tät und mit den meis­ten gän­gi­gen Metal­len mög­lich, jedoch ist der Preis gera­de für grö­ße­re Bau­tei­le noch enorm hoch.

Auch für den belieb­ten Werk­stoff Sili­kon gibt es vie­le Ansät­ze für eine digi­ta­le Fer­ti­gung. Hier ist aller­dings eben­falls der Kos­ten­fak­tor häu­fig ein Aus­schluss­kri­te­ri­um neben der gerin­ge­ren Reiß­fes­tig­keit und der Limi­tie­rung bei dünn­wan­di­gen Bau­tei­len 16. Für ein­zel­ne Spe­zi­al­an­wen­dun­gen kön­nen harz­ba­sier­te Ver­fah­ren inter­es­sant sein, gera­de wenn es um die Her­stel­lung von Werk­zeu­gen, um hoch­tem­pe­ra­tur­fes­te Anwen­dun­gen oder um mehr­far­bi­ge Anschau­ungs­bei­spie­le geht. Im Fol­gen­den wird für die ein­zel­nen Ver­sor­gungs­be­rei­che der Stand der Tech­nik in der digi­ta­len Fer­ti­gung herausgearbeitet.

Fer­ti­gungs­pla­nung

Ein Bereich der digi­ta­len Fer­ti­gung, der aller­dings bis­lang eher ver­nach­läs­sigt und auch unter­schätzt wird, ist die Fer­ti­gungs­pla­nung. Die­se lässt sich wie­der­um in die Berei­che Pro­dukt­aus­wahl, Simu­la­ti­on und Ver­sor­gungs­do­ku­men­ta­ti­on unterteilen.

Bereich Pro­dukt­aus­wahl

Die ortho­pä­die­tech­ni­sche Indus­trie lie­fert den Fach­be­trie­ben mitt­ler­wei­le eine unüber­schau­ba­re Viel­zahl von Pro­duk­ten für jede Pro­blem­stel­lung. Bis­her muss­ten die Tech­ni­ke­rin­nen und Tech­ni­ker die Pro­duk­te bei der Bera­tung der zu Ver­sor­gen­den gründ­lich ken­nen. Dabei muss­ten die tech­ni­schen Spe­zi­fi­ka­tio­nen der Pro­duk­te eben­so prä­sent sein wie die jewei­li­ge Situa­ti­on der Kas­sen­ver­trä­ge. Die stark stei­gen­de Zahl der Pro­duk­te in den letz­ten Jah­ren hat dies zu einer immer grö­ße­ren Auf­ga­be gemacht. Gleich­zei­tig fällt es jun­gen Tech­ni­ke­rin­nen und Tech­ni­kern im Zeit­al­ter des elek­tro­nisch durch­such­ba­ren Wis­sens schwer, sich in einem Sys­tem aus Kata­lo­gen, Bestell­blät­tern und Arti­kel­num­mern ein­zu­fin­den. Auch wer­den Ver­tre­tungs­si­tua­tio­nen oder der Ein­stieg in ande­re Fach­be­rei­che dadurch unnö­tig erschwert.

Eini­ge Her­stel­ler bie­ten mitt­ler­wei­le für ihr Port­fo­lio soge­nann­te Kon­fi­gu­ra­ti­ons­an­wen­dun­gen an 17. Die­se sind jedoch auf das jewei­li­ge Sor­ti­ment beschränkt und lie­fern kei­ne Infor­ma­tio­nen über die Kos­ten­über­nah­me oder eine Zuzah­lung. Pro­dukt­aus­wahl-Apps lie­fern hin­ge­gen alle rele­van­ten Infor­ma­tio­nen und bie­ten zudem eine moder­ne Benut­zer­ober­flä­che auf einem Tablet, sodass eine sol­che App gleich­zei­tig zur Bera­tung des Kun­den und zur Kon­fi­gu­ra­ti­on bzw. Kal­ku­la­ti­on der Ver­sor­gung ver­wen­det wer­den kann 18. Zudem kön­nen Pro­duk­te damit hin­sicht­lich ihrer tech­ni­schen Kom­pa­ti­bi­li­tät und der zuge­las­se­nen Indi­ka­tio­nen in einer inter­ak­ti­ven Logik ange­ord­net wer­den, sodass nur noch pas­sen­de Pro­duk­te vor­ge­schla­gen und Feh­ler beim Bestell­vor­gang ver­mie­den werden.

Bereich Simu­la­ti­on

Durch Simu­la­tio­nen kön­nen einer­seits Bewe­gun­gen akti­ver Bau­tei­le dar­ge­stellt wer­den; ande­rer­seits kön­nen Kräf­te simu­liert und somit das Design einer Ver­sor­gung bereits vor der Pro­duk­ti­on über­prüft oder opti­miert wer­den. Simu­la­ti­ons­werk­zeu­ge sind in der digi­ta­len Umge­bung meist inner­halb para­me­tri­scher Pro­gram­me zu fin­den und for­dern vom Anwen­der daher eini­ges an tech­ni­schem Wissen.

Inso­fern wäre es für die Zukunft wün­schens­wert, wenn bran­chen­spe­zi­fi­sche Kon­struk­ti­ons­pro­gram­me auto­ma­ti­sche Belas­tungs­prü­fun­gen vor­neh­men könn­ten oder wenn für beweg­te Bau­grup­pen ent­spre­chen­de Simu­la­ti­ons-Apps zur Ver­fü­gung gestellt wür­den. Bei­de genann­ten Punk­te könn­ten Mehr­ar­beit durch „Trial-and-Error“-Verfahren mit­tels geziel­ter Aus­le­gung des Hilfs­mit­tels von vorn­her­ein vermeiden.

Bereich Doku­men­ta­ti­on

Der Bereich der Ver­sor­gungs­do­ku­men­ta­ti­on schließ­lich gewinnt eben­falls zuneh­mend an Bedeu­tung, auch im Zuge der MDR-Gesetz­ge­bung. Nie war es ein­fa­cher als mit digi­ta­len Model­len, ver­schie­de­ne Ver­sor­gun­gen mit­ein­an­der zu ver­glei­chen und zum Bei­spiel Wachs­tums­fort­schrit­te, Stel­lungs- und Volu­men­än­de­run­gen oder The­ra­pie­fort­schrit­te darzustellen.

Digi­ta­le Fer­ti­gung in der Orthetik

Ortho­pä­die­schuh­tech­nik

Mit der digi­ta­len Kon­struk­ti­on und dem Frä­sen von Ein­la­gen ist die Ortho­pä­die­schuh­tech­nik einer der Ver­sor­gungs­be­rei­che, in denen die digi­ta­le Fer­ti­gung bereits heu­te weit ver­brei­tet ist (Abb. 2). Das Frä­sen von Ein­la­gen fin­det vor allem im Pre­mi­um-Bereich, in der Kin­der­or­tho­pä­die und bei Sport­ver­sor­gun­gen statt. 2D-Fuß­scans sind seit Jah­ren eta­bliert, inso­fern gestal­te­te sich der Ein­stieg in einen kom­plett digi­ta­len Work­flow in die­sem Bereich ver­gleichs­wei­se leicht. Der Kon­struk­ti­ons­pro­zess ist in den gän­gi­gen Soft­ware­pro­gram­men wie zum Bei­spiel „Easy­CAD“ (Sprin­ger) oder „Body­tro­nic“ (Bau­er­feind) sehr ein­fach gehal­ten, sodass die Tech­ni­ke­rin­nen und Tech­ni­ker ihre Ver­sor­gun­gen ohne lan­ge Ein­ar­bei­tungs­zeit oder kom­ple­xe Kon­struk­ti­ons­pro­zes­se selbst gestal­ten können.

Neben den Ein­la­gen pro­fi­tiert der Bereich der Maß­schuh­ver­sor­gung am meis­ten von digi­ta­len Tech­no­lo­gien. Hier stellt sich zunächst die Fra­ge, wie das Maß­neh­men erfolgt: mit Hil­fe eines Gips­ab­dru­ckes, eines Cast-Abdru­ckes oder eines 3D-Scans? Für den Kon­struk­ti­ons­pro­zess eig­nen sich die meis­ten bran­chen­be­kann­ten Pro­gram­me, zudem gibt es mitt­ler­wei­le auch halb­au­to­ma­ti­sche Ansät­ze 19. Anschlie­ßend kann der Leis­ten klas­sisch in Buchen­holz oder Hart­schaum gefräst wer­den, aber auch der 3D-Druck kann genutzt wer­den. Zudem bie­ten vie­le Her­stel­ler von Maß­schuh-Kom­po­nen­ten mitt­ler­wei­le an, die Schäf­te anhand des 3D-Modells des Leis­tens anzu­fer­ti­gen. Nicht zuletzt könn­ten addi­tiv gefer­tig­te Pro­be­schu­he aus durch­sich­ti­gem Mate­ri­al mit oder ohne Soh­len­auf­bau ein Gewinn für den Ver­sor­gungs­pro­zes sein.

Bein­or­the­tik

Im Bereich der Bein­or­the­tik (Abb. 3) bie­ten sich für die addi­ti­ve Fer­ti­gung vor allem Ver­sor­gun­gen an, die übli­cher­wei­se auch hand­werk­lich aus einem ther­mo­plas­ti­schen Mate­ri­al tief­ge­zo­gen wer­den. In die­sem Zusam­men­hang las­sen sich vor allem sta­ti­sche und dyna­mi­sche Lagerungs­orthesen nen­nen. Schwie­ri­ger umzu­set­zen ist die addi­ti­ve Fer­ti­gung dage­gen bei Car­bon­fe­der­or­the­sen und bei Orthe­sen mit Sys­tem­ge­len­ken, denn hier sind ent­we­der die dyna­mi­schen Belas­tun­gen sehr hoch, oder die Funk­ti­on der Orthe­se ist direkt von der Feder­wir­kung des Mate­ri­als abhän­gig. Teil­wei­se kann der Her­stel­lungs­pro­zess aber den­noch mit Hil­fe gefräs­ter Model­le beschleu­nigt oder ver­ein­facht werden.

Für die Kon­struk­ti­on addi­tiv gefer­tig­ter Orthe­sen und Bein­or­the­sen-Model­le eig­nen sich einer­seits die bran­chen­be­kann­ten Soft­ware­lö­sun­gen, bei denen auch meist das Arbei­ten mit Biblio­theks­mo­del­len mög­lich ist. Ande­rer­seits gibt es immer mehr Anbie­ter halb­au­to­ma­ti­scher Soft­ware­lö­sun­gen, teil­wei­se kom­bi­niert mit Ser­vice­fer­ti­gung 20 21.

Hand- und Armorthetik

Ähn­lich wie die Bein­or­the­tik teilt sich auch die Hand­orthe­tik in zwei Berei­che auf (Abb. 4): Lage­rungs­or­the­sen für Pati­en­ten ohne erhöh­ten Tonus las­sen sich poten­zi­ell addi­tiv fer­ti­gen, eben­so Orthe­sen für trau­ma­ti­sche Indi­ka­ti­ons­stel­lun­gen und teil­wei­se Redres­si­ons­or­the­sen. Dem gegen­über ste­hen Funk­ti­ons­or­the­sen und Lage­rungs­or­the­sen für spas­ti­sche Grund­er­kran­kun­gen. Eine gro­ße Mehr­heit die­ser Orthe­sen wird im Unter­neh­men der Ver­fas­ser der­zeit teil­wei­se oder ganz aus Sili­kon gefer­tigt, sodass hier eine addi­ti­ve Fer­ti­gung aus­zu­schlie­ßen ist. Der 3D-Scan kann mit Hil­fe einer Scan­vor­rich­tung unter­stützt wer­den 22, ande­ren­falls wird der­zeit meist mit dem Abscan­nen eines Gips­mo­dells gearbeitet.

Für die Kon­struk­ti­on ent­spre­chen­der Orthe­sen kön­nen vie­le Pro­gram­me ein­ge­setzt wer­den. Auch ist das Arbei­ten mit Biblio­theks­mo­del­len in die­sem Bereich auf­grund der vie­len Frei­heits­gra­de einer Hand wesent­lich schwie­ri­ger. Den­noch gibt es Anbie­ter, die eben­falls die halb­automatische Kon­struk­ti­on von Hand- oder Armor­the­sen im Port­fo­lio haben 23. Aller­dings sind die­se Lösun­gen meist auf schlaf­fe Läh­mun­gen oder Lage­rungs­or­the­sen bei trau­ma­ti­schen Indi­ka­tio­nen aus­ge­legt. Die Arbeit mit gefräs­ten Model­len ist in die­sem Bereich kaum ver­brei­tet, allen­falls wer­den addi­tiv gefer­tig­te Model­le ange­wen­det 24.

Rumpfor­the­tik

Inner­halb der hand­werk­li­chen Ortho­pä­die­tech­nik ist die digi­ta­le Fer­ti­gung im Bereich Rumpfor­the­tik mit am stärks­ten ver­tre­ten, zumal sie gera­de dort gro­ße Vor­tei­le bie­tet (Abb. 5). Bes­tes Bei­spiel sind Kor­set­te bei idio­pa­thi­scher Sko­lio­se oder Kypho­se: Bei der Ver­sor­gung müs­sen sich die jun­gen Pati­en­tin­nen und Pati­en­ten nicht mehr regel­mä­ßig einer hän­di­schen Abfor­mung des Tor­sos unter­zie­hen. Gleich­zei­tig ist das Arbei­ten effi­zi­en­ter und ergo­no­mi­scher, wenn die schwe­ren Gips­mo­del­le durch leich­te­re Schaum­mo­del­le ersetzt wer­den kön­nen. Das Arbei­ten mit Biblio­theks­mo­del­len bie­tet gro­ße Vor­tei­le bezüg­lich Effi­zi­enz und Repro­du­zier­bar­keit, und es gibt bereits ein­fa­che Ansät­ze, um die Kor­rek­tur anhand der Pro­jek­ti­on eines Rönt­gen­bil­des auf das digi­ta­le Modell zu simu­lie­ren. Ande­rer­seits ist es auch mög­lich, schon wäh­rend des Scan­vor­gangs ein gewis­ses Maß an Kor­rek­tur zu errei­chen 25. Weit weni­ger ver­brei­tet ist die addi­ti­ve Fer­ti­gung von Kor­set­ten 26, da die­se auf­grund des gro­ßen Druck­vo­lu­mens im Ver­gleich zum hän­di­schen Tief­zieh­ver­fah­ren schlecht wirt­schaft­lich zu erstel­len sind.

Zer­vi­kal- und Kopforthesen

Die Hals- und Kopf­par­tie lässt sich im Ver­gleich zu ande­ren orthe­ti­schen Ver­sor­gun­gen gut scan­nen, da hier­bei meist kei­ne Stel­lungs­kor­rek­tur wäh­rend des Scans erfor­der­lich ist (Abb. 6). Jedoch muss unbe­dingt dar­auf geach­tet wer­den, dass die Pati­en­tin­nen und Pati­en­ten vor dem Blitz­licht geschützt wer­den, da es epi­lep­ti­sche Anfäl­le aus­lö­sen kann. Gän­gi­ge Anwen­dun­gen der digi­ta­len Fer­ti­gung sind:

  • das Anfer­ti­gen von Kopf­schutz­hel­men 27 28 oder Hart­schaum­mo­del­len für ebendiese,
  • die addi­ti­ve Fer­ti­gung von Kopf­deformitätshelmen sowie von Gesichtsschutzmasken
  • und beson­de­re ­Anwen­dungs­fäl­le von Zer­vi­kal­or­the­sen 29.

Gera­de für Defor­mi­täts­hel­me ist die digi­ta­le Fer­ti­gung gleich­sam ein Quan­ten­sprung, da die Hel­me leicht und ästhe­tisch anspre­chend kon­stru­iert wer­den kön­nen und die Ver­sor­gung qua­li­täts­ge­si­chert geplant und kon­trol­liert wer­den kann 30.

Digi­ta­le Fer­ti­gung in der Prothetik

Hand- und Armprothesen

Der Bereich der Hand- und Arm­pro­the­tik ist ein hoch­spe­zia­li­sier­tes Feld, für das in die­sem Zusam­men­hang nur schwer glo­ba­le­re Aus­sa­gen getrof­fen wer­den kön­nen (Abb. 7). Ähn­lich wie in der Orthe­tik der obe­ren Extre­mi­tät wird auch hier haupt­säch­lich mit HTV-Sili­ko­nen gear­bei­tet, was im Qua­li­täts­stan­dard für die Arm­pro­the­tik des VQSA 31 fest­ge­hal­ten ist. Inter­es­sant ist die addi­ti­ve Fer­ti­gung vor allem für neue Pass­tei­le, zum Bei­spiel für Kin­der­pass­tei­le oder für beweg­liche Kom­po­nen­ten von Habi­tus­pro­the­sen 32. Die Arm­pro­the­tik pro­fi­tiert über­durch­schnitt­lich stark von der Fer­ti­gungs­pla­nung (sie­he oben), vor allem im Bereich Simu­la­ti­on, da dort auf kleins­tem Raum tech­ni­sche Bau­tei­le so plat­ziert wer­den müs­sen, dass die Funk­ti­on der Pro­the­se opti­mal ange­passt ist und gleich­zei­tig das best­mög­li­che ästhe­ti­sche Ergeb­nis erzielt wer­den kann.

Bein­pro­the­tik

Mit Hil­fe von Pro­dukt­aus­wahl-Apps lässt sich die Fer­ti­gungs­pla­nung in der Bein­pro­the­tik wesent­lich effi­zi­en­ter als mit der Durch­sicht meh­re­rer umfang­rei­cher Kata­lo­ge gestal­ten, denn hier gibt es beson­ders vie­le Pro­duk­te mit zahl­lo­sen tech­ni­schen Spe­zi­fi­ka­tio­nen (Abb. 8). Dane­ben ist das Frä­sen von Model­len für Pro­be­schäf­te schon seit vie­len Jah­ren mög­lich, meist mit Hil­fe der Anpas­sung eines Biblio­theks­mo­dells anhand indi­vi­du­el­ler Kör­per­ma­ße. Die addi­ti­ve Fer­ti­gung hält der­zeit eben­falls Ein­zug in die­sen Ver­sor­gungs­be­reich mit der Her­stel­lung von Ober- und Unter­schen­kel­schäf­ten, jedoch ist auf­grund der hohen wech­seln­den Belas­tun­gen von Bein­pro­the­sen das Arbei­ten mit Leicht­bau­struk­tu­ren und Design­ele­men­ten schwie­rig 33. Beson­ders geeig­net ist die addi­ti­ve Fer­ti­gung für Pro­the­sen-Cover, wobei die Kos­ten für sol­che kos­me­ti­schen Ver­klei­dun­gen häu­fig nicht von der Kran­ken­kas­se über­nom­men wer­den und die Pro­duk­te für Selbst­zah­ler teil­wei­se recht hoch­prei­sig sind.

Digi­ta­le Fer­ti­gung beim Sitz­scha­len- und beim Reha-Sonderbau

Das Arbei­ten mit Vaku­um­ab­druck und 3D-Scan hat den Sitz­scha­len­bau revo­lu­tio­niert. Das Abdruck­sys­tem ver­schafft dem aus­füh­ren­den Tech­ni­ker bzw. der aus­füh­ren­den Tech­ni­ke­rin eine deut­li­che Zeit­er­spar­nis gegen­über dem Aus­här­ten des Schaums beim bis­he­ri­gen Abform­ver­fah­ren und bie­tet die Mög­lich­keit zum Kor­ri­gie­ren des Abdrucks, auch mehr­mals. Für den 3D-Scan reicht oft schon ein ein­fa­ches, preis­güns­ti­ges Scan­sys­tem aus, um gute Ergeb­nis­se zu erzie­len. Das Gesamt­sys­tem ist mobil, und das Arbei­ten damit ver­läuft sehr sau­ber, sodass es auch für Außen­dienst und Kli­nik­ein­satz bes­tens geeig­net ist (Abb. 9). Nach dem Scan wird die Datei ent­we­der im Haus mit einem Frei­form-Kon­struk­ti­ons­pro­gramm model­liert oder alter­na­tiv von einem der Fräs­dienst­leis­ter zur Fer­ti­gung vor­be­rei­tet 34. Die Sitz­scha­le wird direkt in Weich­schaum gefräst, wobei teil­wei­se auch Mate­ri­al­kom­bi­na­tio­nen mög­lich sind. Zudem kann das Anfer­ti­gen eines Bezu­ges mit Hil­fe des ­3D-Scans erfol­gen und von einer auto­ma­ti­schen Abwick­lungs­soft­ware unter­stützt werden.

Für den Reha-Son­der­bau schließ­lich bie­tet sich die addi­ti­ve Fer­ti­gung ins­be­son­de­re an, um hoch­in­di­vi­du­el­le Assis­tenz­lö­sun­gen effi­zi­en­ter zu fer­ti­gen und bestehen­de Bau­tei­le zu verbessern.

Fazit

Zusam­men­fas­send lässt sich fest­stel­len, dass die digi­ta­le Fer­ti­gung mitt­ler­wei­le Ein­zug in prak­tisch alle Ver­sor­gungs­be­rei­che gehal­ten hat, wenn auch in unter­schied­li­chem Umfang. Zudem kön­nen erfolg­rei­che Ein­zel­lö­sun­gen häu­fig nicht gene­ra­li­siert wer­den, da sich über die vie­len ver­schie­de­nen Fach­be­trie­be hin­weg die Pati­en­ten­kli­en­tel und teil­wei­se auch die Kas­sen­land­schaft wesent­lich unter­schei­det. Wich­tig ist, dass sämt­liche Betrie­be einen indi­vi­du­el­len Weg hin zur digi­ta­len Fer­ti­gung fin­den – dies ist neben dem jewei­li­gen Anfor­de­rungs­pro­fil häu­fig auch abhän­gig davon, wer die digi­ta­len Arbeits­schrit­te jeweils durch­füh­ren kann.

Es bleibt span­nend zu sehen, wohin sich die Tech­no­lo­gie in den Berei­chen Fer­ti­gungs­pla­nung, 3D-Scan, (auto­ma­ti­sche) Kon­struk­ti­on und addi­ti­ve Fer­ti­gung in der nähe­ren und fer­ne­ren Zukunft ent­wi­ckelt. Wich­tig bei allen neu­en Ansät­zen ist sicher­lich, dass sie für und mit den Men­schen ent­wi­ckelt wer­den, die den Ver­sor­gungs­all­tag letzt­lich bestrei­ten. Zu beto­nen bleibt in die­sem Zusam­men­hang, dass nicht um der Digi­ta­li­sie­rung wil­len digi­tal gefer­tigt wer­den soll­te, son­dern mit dem fes­ten Ziel, die Ver­sor­gungs­qua­li­tät ent­we­der zu ver­bes­sern oder die Ver­sor­gung effi­zi­en­ter zu gestalten.

Für die Autoren:
Tere­sa Kempf, B. Sc.
Medi­zin­tech­ni­ke­rin
Fach­be­reich Digi­ta­le Fertigung
Ortho­pä­die Bril­lin­ger GmbH & Co. KG
Hand­wer­ker­park 25
72070 Tübin­gen
teresa.kempf@brillinger.de

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Zita­ti­on
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