Prozessoptimierung für die Herstellung individueller Unterschenkelorthesen mittels Digitalisierung und additiver Fertigung

Unterschenkelorthesen werden stets individuell vom Orthopädietechniker an den Patienten angepasst. Dieser Vorgang ist jedoch nach aktuellem Stand sehr zeit-aufwendig, erfordert höchstpräzise Arbeit des Technikers und die am Ende des Herstellungsprozesses stehende Orthese ist nicht ausreichend reproduzierbar. Mit diesem Beitrag soll eine digitale Prozesskette zur nachhaltigen Herstellung individueller Unterschenkelorthesen vorgestellt werden.Schritt eins ist die digitale Patientendatenerfassung (mechanische, anatomische Parameter, Metadaten und Körperteilscans) für Konstruktionsanalysen. Dies wird außerdem als Input für die Konstruktionsparameter zur Modellierung des initialen CAD-Modells der Orthesenelemente benötigt. Als ausgewähltes Beispiel soll hier ein neuentwickeltes, konstruiertes Gelenkdesign einer speziellen Unterschenkelorthesenart dienen. Im zweiten Schritt werden die spezifischen Patientenparameter im CAD implementiert, um die Gelenkkonfiguration zu steuern. Mit Hilfe eines künstlichen neuronalen Netzes ist es hier möglich, perfekt passenden Spezifikationen des Orthesengelenkes automatisiert zu generieren und eine zeitsparende Adaption des CAD-Modells umzusetzen. Schritt drei beinhaltet Druckvorbereitungen und schließlich die additive Fertigung (AM), welche ein präzises und schnell gefertigtes Produkt ermöglicht. Daneben kann durch Fertigungseigenschaften sowie Pozessdigitalisierung eine Nachbearbeitung der Orthese bzw. Wiederholung der Herstellung durch fehlerhaftes Arbeiten nahezu ausgeschlossen werden oder mindestens vereinfacht werden. Ferner kann Produktmaterial eingespart werden. Das genaue Gelenkverhalten mit AM gilt es noch zu überprüfen, insgesamt konnte aber der Herstellungsprozess effizienter und nachhaltiger gestaltet werden.