IRATEC GmbH
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Ein Bein aus dem Drucker

15.12.2019

Seit 4 Jahren erforschen und erproben Orthopädietechniker des Sanitätshauses Mayer und Rexing und Rehabilitanden der SRH Berufliche Rehabilitation zusammen mit ihren Dozenten und dem Maschinenbau Professor Dr. Bernd Bachert interdisziplinär den praktischen Einsatz der 3D-Scan- und der 3D-Drucktechnologie für die Orthopädietechnik. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden jetzt von der IRATEC GmbH zu einem Paket bestehend aus einem 3D-Scanner, einem 3D-Drucker und praktischen Übungen  zusammengeschnürt. Der für den Einstieg empfohlene 3D-Drucker arbeitet mit dem kostengünstigen Schmelzschichtungsverfahren und verfügt mit 450 mm Z-Achse über einen Bauraum, der für die Herstellung von Orthesen und kleinen Prothesenschäften vielfältige Möglichkeiten eröffnet. Das Einsteigerpaket wurde so entwickelt, dass es sowohl Zeit als auch Investitionskosten optimiert, die effektive Einführung der neuen Fertigungsverfahren in den jeweiligen Werkstätten ermöglicht. Die IRATEC GmbH bietet interessierten Orthopädietechnikern für den einfachen praktischen Einstieg ein Tagesseminar mit konkreten Beispielen an. Der Know-how Transfer für den effizienten Einsatz des 3D Scanners, die Verwendung geeigneter Software für die Modellierung orthopädietechnischer Erzeugnisse und die Bedienung des 3D-Druckers kann am Ende des Seminartages durch die Übergabe der Geräte schnell und einfach direkt in die laufende Produktion der Betriebe realisiert und somit nachhaltig verankert werden.

Die Zusammenarbeit hat 2012 im Rahmen eines Schulprojektes mit der Gestaltung und dem Druck eines KBM-Prothesenschaftes Schaft zur Versorgung eines unterschenkelamputierten Mannes mittleren Alters begonnen. Damals wurde mit dem reverse engineering Ansatz über einen Gipsabdruck und die konventionelle Herstellung eines Gipspositives mit einem 3D-Scanner (Faro Messarm) eine für die weitere Verarbeitung geeignete Punktewolke gewonnen. Der digitale Schaft wurde dann mit den Computerprogrammen Geomagic Studio und dem CAD Programm Inventor der Firma Autodesk modelliert und als STL File auf einem Deltadrucker mit dem Schmelzschichtungsverfahren mit ABS Filament ausgedruckt 1.).

Zwischenzeitlich wurden das Scannen direkt auf dem Silikonliner mit verschiedenen Scannern, das Modellieren mit Rodin4D und Autodesk Meshmixer, sowie das Drucken mit verschieden Druckern, die auch für im Rahmen von wissenschaftlichen Arbeiten und Projekten für den Einsatz in der Orthopädietechnik konstruktiv verändert und optimiert wurden, so optimiert, dass der gedruckte Schaft kontinuierlich verbessert werden konnte (Bild 1). Der Zeitaufwand für das Scannen, das Modellieren und das Nachbearbeiten des gedruckten Schaftes liegt inzwischen bei 1-2 Zeitstunden. Die mannlose Druckzeit liegt zwischen 10 und 30 Zeitstunden und ist abhängig von den gewählten Druckparametern.

Im Frühjahr 2016 wurde dann die Versorgung eines ca. 1,90 m großen, hoch oberschenkelamputierten Jugendlichen mit kräftigem Körperbau, der als Flüchtling aus Syrien mit einer zwischenzeitlich unbrauchbar gewordenen Prothese nach Deutschland kam, in Angriff genommen. Die konventionelle Versorgungsstrategie wurde parallel mit einem 3D gedruckten Schaft redundant begleitet und auch von Orthopädietechnikermeister Wilem Mues engagiert mit unterstützt. Das wieder gangbar gemachte Otto Bock Kniegelenk, der zu klein gewordenen unbrauchbaren alten Prothese aus Syrien, konnte wieder verwendet werden. Als Grundlage für die Stumpfadaption wurde ein Silikonliner der Fa. Wagner Polymertechnik (WPT) mit Stiftarretierung sowie weitere Normteile von WPT verwendet. Die Punktewolke für die digitale Schaftvariante wurde mit einem IPad mit Sense 3D Scanner und der Captevia Software von Rodin 4D erzeugt. Der mit dem Kunststoff PLA auf einem IRATEC 3D-Drucker ebenfalls mit dem Schmelzschichtungsverfahren gedruckte Oberschenkelprothesenschaft (Bild 2 von einem IRATEC Drucker von Wisura) wurde zunächst für den Interimseinsatz optimiert. Nach erfolgreichen Gangproben und war die Praxistauglichkeit beider Schäfte verifiziert (Bild3 muss Matthias noch liefern). Die Sockelverbindungen zu den Normteilen mit denen die Prothese aufgebaut wurde, wurden lösbar ausgeführt.  Deshalb konnten die Gangproben mit beiden Schäften einfach mit einem Normteilaufbau im Wechsel durchgeführt werden. Der 3D gedruckte Schaft wurde dann zur Herstellung einer Schwimmprothese weiterverwendet. Es wird davon ausgegangen, dass sich der Stumpf des Patienten weiter verändert. Für die Herstellung von Schäften die diesen zu erwartenden Veränderungen besser gerecht werden können als die derzeitigen Schäfte, steht nun die digitale Datei zur Verfügung.  Für das Nachführen der Schaftgeometrie ist zum Modellieren der Einsatz der Software Meshmixer vorgesehen. 

Von Christian Krüger und Georg Hartmann

http://www.rnf.de/mediathek/video/3-d-drucker-fuer-beinprothesen/

 
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