Prozesskette zur wissensbasier­ten Konstruktion und Auslegung von Bewegungsele­menten für die Herstellung individueller Orthesen (Teilprojekt)

Motivation

Aktuell am Markt vorhandene Orthesen können häufig geforderte Funktionen, wie bspw. die patientenindividuelle Anpassungsfähigkeit und einen damit verbundenen erhöhten Komfort, nicht vollständig abbilden. Hinzukommt ein Anstieg der Produktnachfrage, wie sie aufgrund der demografischen Entwicklung in Deutschland zu erwarten ist, und dem hinzu nicht genügend Fachpersonal, um diese Nachfrage zufriedenstellend zu decken. Dazu ist die Herstellung sehr aufwändig und nicht ohne weiteres, vor allem nicht kurzfristig reproduzierbar und sie bedarf langwieriger iterativer manueller Nacharbeit durch speziell geschultes Personal. Ferner ist der Transfer des nötigen Know-hows schwierig, da die Herstellung sehr von der Erfahrung des Orthopädietechnikers abhängt.       
Ziel dieses Kooperationsprojektes ist die Entwicklung einer Lösung, die den Herstellungsprozess der Orthese teilweise automatisiert und die Ortheseneigenschaften gezielt, definiert und reproduzierbar einstellbar macht. Über die aktuelle Forschung hinaus werden insbesondere die Eigenschaften der resultierenden Orthesen in höherem Maße den patientenindividuellen Anforderungen gerecht und dem Orthopädietechniker ein überschaubares Tool zur Erstellung dieser an die Hand gegeben. Mit der Umsetzung einer durchgängigen, geschlossen beschreibbaren Prozesskette, von der Indikation durch definierte Parameter über die Typauswahl bis hin zur genauen Dimensionierung des gewünschten Endproduktes kann so der Orthopädietechniker entlastet werden. So kann der Techniker trotz steigender Nachfrage die Orthesen qualitativ hochwertig herstellen. Vor allem aber können die Erwartungen an Unterstützung und Komfort sowie die Zufriedenheit der Patienten erfüllt und auch zukünftig gesichert werden.

Zielsetzung

Ziel des (Teil-)Projektes ist die Entwicklung einer Prozesskette zur teilautomatisierten Herstellung von patientenindividuellen, belastungsangepassten Unterschenkelorthesen anhand eines digitalen Modells des Patientenbeines. Damit einher geht die Bereitstellung von vordefinierten und mechanisch ausgelegten Bewegungselementen, welche patientengerecht individuell ausgewählt werden können. Diese lassen eine gezielte Bewegung bzw. Verformung der Orthese ohne zusätzliche Gelenke bspw. aus Metall zu. Um diese und andere Funktionselemente wie Perforationen, Anbindungselemente für Schnallen und weitere Design-Elemente, in einem integralen Orthesenbauteil verbauen zu können, sollen generative Fertigungsverfahren eingesetzt werden. Für die Auslegung der Bewegungselemente wird ein wissensbasierter Ansatz unter Verwendung eines Neuronalen Netzes Anwendung finden. Dieser soll anhand von patientenindividuellen Eingangsgrößen und Simulationsdaten die notwendigen Geometrieparameter zur Verfügung stellen.

Projektinhalt

Die Projektstruktur mit zentralen Arbeitsschritten wird in folgender Abbildung dargestellt:

Finanzierungspartner