Individualisierte Medizintechnik
Lasergesinterte Möbilitätshilfen – Individualisierung durch 3D-Druck.
Betreuer:
- Betreuer: Prof. Dr. Hans-Joachim Schmid
- Betreuer: N.N.
- Praxispartner: N.N.
- Industriepartner: N.N.
Motivation:
Die Additive Fertigung, umgangssprachlich 3D-Druck genannt, bietet durch den werkzeuglosen, schichtweisen Materialauftrag entscheidende Vorteile zu herkömmlichen Fertigungsverfahren. Komplexe Geometrien wie Hinterschnitte, geschlossene Hohlräume sowie funktionale Bauteile lassen sich nahezu kostenneutral fertigen, da ausschließlich das CAD-Model des Bauteils angepasst werden muss. Aus dieser Tatsache leitet sich ein weiterer wesentlicher Vorteil ab – ein hoher Individualisierungsgrad, der in der Branche auch als „Individualization for free“ bekannt ist. In der konventionellen Medizintechnik mangelt es oft an der Versorgung mit individuellen Hilfsmitteln für in der Mobilität eingeschränkte Personen. Diese werden aufwändig und teuer u.a. mittels Gipsabdrücken und Formen hergestellt und weisen lange Fertigungszeiten auf. Diese Versorgungslücke kann kostengünstig und mit kurzen Fertigungszeiten durch die Additive Fertigung geschlossen werden. Insbesondere die Fertigungstechnologie Polymer-Lasersintern bietet sich aufgrund der stützstrukturfreien und, im Vergleich zu weiteren additiven Fertigungsverfahren, produktiveren Fertigung an. Weiterhin ist Polyamid 12, das Standardmaterial dieser Technologie, biokompatibel nach EN ISO 10993-1 und ist zertifiziert für Lebensmittelkontakt.
Zielsetzung:
Die Additive Fertigung insbesondere die Lasersinter-Technologie soll genutzt werden, um Hilfsmittel für Personen mit eingeschränkter Mobilität herzustellen. Die Individualisierung der Hilfsmittel an die Bedürfnisse der Personen spielt dabei eine übergeordnete Rolle. Weiterhin sollen die Hilfsmittel prozess- und lastgerecht ausgelegt werden. Daher kommen neben der Individualisierung ebenfalls die Aspekte Leichtbau und Biomechanik zum Tragen. Bei der prozessgerechten Auslegung spielt die Nachbearbeitung der lasergesinterten Hilfsmittel eine zentrale Rolle, sodass diese gezielt untersucht wird. Die Nachbearbeitung ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall. Es können beispielsweise verschiedene Oberflächenrauheiten erzielt bzw. verschiedene Beschichtungen oder Farben aufgetragen werden. Die lastgerechte Auslegung kann durch experimentelle Untersuchungen sowie durch FE-Berechnungen gestützt werden. Ein aktiver transdisziplinärer Austausch kann und soll insbesondere mit den Nutzern und Herstellern von Mobilitätshilfen erzielt werden.
Vorgehen / Methoden:
Die genannte Zielsetzung wird eingangs durch Literaturrecherchen zu den Themen Additive Fertigung in der Medizintechnik, Medizinproduktegesetz und Biokompatibilität angegangen. Eine Recherche bzw. Benchmark zur Nachbearbeitung von lasergesinterten Bauteilen folgt. Dabei werden verschiedene Nachbearbeitungsverfahren durch experimentelle Untersuchungen evaluiert. Experimentelle Untersuchungen werden auch im Weiteren verwendet, um u.a. die mechanischen Eigenschaften von lasergesinterten Bauteilen zu untersuchen. Das Vorhaben wird von einer Case Study begleitet bzw. abgeschlossen, in dessen Rahmen ggf. eine lastgerechte Auslegung mit der Finite-Elemente-Methode durchgeführt wird.
