Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung adaptiver Prothesenschäfte

FORSCHUNGSPROJEKT

Herausforderung

  • hoher Zeit- und Kostenaufwand für die manuelle Fertigung von Prothesenschäften 
  • Veränderungen der Patientenparameter erfordert Anpassung des Prothesenschafts
  • keine tiefgreifende nachträgliche Anpassung der Prothesenschäfte bei herkömmlichen Prozesse und Materialien

Forschungsergebnis

  • Simulationsmodell zur Berechnung der belastungsgerechten Geometrie des Prothesenschaftesas
  • Prozess, Technologie und Demonstrator zur Herstellung der Geometrie mittels lokaler Temperaturfelder
  • Material- und Prozesskombination zur wiederholbaren Verformung der Schäfte 

Nutzen

  • effiziente Parametrierung der Prothesenschäfte und des Herstellungsverfahrens 
  • Ersatz aufwendiger Tests durch das Simulationsmodell
  • Optimierung des Herstellungsprozesses      sowie des Materialeinsatzes und Gewichts der Schäfte
  • Ressourceneffizienz und Reduktion der Herstellungskosten und durch Wiederverformbarkeit der Prothesenschäfte
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Prothesenschäfte - belastungsgerecht und wiederverformbar

 

Das Fraunhofer IVV arbeitet an einer Lösung für eine grundlegende Herausforderung bei der Herstellung von Oberschenkelprothesen. Um Sicherheit, Funktionalität und Tragkomfort der Prothesen zu gewährleisten, müssen diese individuell nach Maß angefertigt werden. Die dafür verwendeten Prothesenschäfte werden aufwendig manuell hergestellt. Bei herkömmlichen Herstellungsverfahren sind die Prothesenschäfte nicht wiederverformbar. Wenn Wachstum, Heilungsprozess oder andere veränderte Parameter des Trägers eine Anpassung der Prothese erforderlich machen, ist also die Herstellung eines gänzlich neuen Schaftes nötig.

Gleichfalls können bei den bisherigen Herstellungsmethoden die auftretenden Belastungen nicht vorab simuliert werden, um eine optimale Geometrie der Prothesenschäfte abzuleiten.

 

Nutzung lokaler Temperaturfelder für die Herstellung adaptiver Prothesenschäfte

 

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Tiefziehverfahrens, dass die Herstellung von Prothesenschäften ermöglicht, die gleichzeitig belastungsoptimiert und wiederverformbar sind. Dazu wird eine Technologie entwickelt, die die Steuerung des Freiformens mittels geeigneter Temperaturprofile mit dem Aufbringen verformbarer Verstärkungselemente kombiniert. Durch diese Kombination sollen sowohl Sicherheit und Stabilität als auch die Wiederverformbarkeit der Schäfte gleichermaßen gewährleistet werden.

Ergänzend dazu wird zur Berechnung der optimalen Schaftgeometrie und Ableitung der Prozessparameter ein Simulationsmodell erstellt. Für dieses Simulationsmodell sind Anwendungen bei der Analyse und Optimierung vergleichbarer Prozesse denkbar. Die Ergebnisse können perspektivisch als Grundlage für einen höheren Automatisierungsgrad des Herstellungsprozesses genutzt werden.

 

Wofür kann das Verfahren genutzt werden?
 

Die Projektergebnisse bieten Prothesenherstellern die Möglichkeit, die optimalen Parameter sowohl der Prothesenschäfte als auch daraus resultierend des Herstellungsprozesses genau zu berechnen und zu optimieren. In Kombination mit der Wiederverformbarkeit der Prothesen ermöglicht dies eine Material- und Kostenersparnis und erfüllt die modernen Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Produkten und Produktionsprozessen.

Durch den Einsatz des Simulationsmodells kann zudem auf aufwendige Tests verzichtet werden. Sowohl das Verfahren der Temperaturprofilierung als auch das Simulationsmodell können darüber hinaus für vergleichbare Anwendungsbereiche zum Einsatz kommen.

Insbesondere die Wiederverformbarkeit der Prothesenschäfte ermöglicht eine schnelle und günstige Reaktion auf notwendige Änderungen bei gleichzeitiger Gewährleistung von Sicherheit und Tragekomfort. In Kombination mit der erzielten Kosten- und Ressourceneffizienz können die Ergebnisse des Forschungsprojektes auch einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Versorgungssituation prothesentragenden Personen leisten.

Haben Sie Fragen oder wünschen Sie weitere Informationen zu unserem Forschungsprojekt?  Wenden Sie sich gerne an uns!

 

Projektlaufzeit 1. Oktober 2019 bis 30. September 2021
Kooperatiosnpartner Sanitätshaus Jeromin Orthopädie- und Rehatechnik GmbH & Co. KG, Elektro-Wärme-Technik Hippel
Projektträger
/Zuwendungsgeber:
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung AiF