Die Orthopädietechnik gehört zu den Branchen, in denen auch heute noch sehr viel handwerkliches Wissen und individuelle Anpassungsarbeit erforderlich sind. Jedes Hilfsmittel wird auf einen einzelnen Patienten abgestimmt und muss dessen anatomische, medizinische und alltägliche Anforderungen berücksichtigen. Genau diese Individualität macht die Orthopädietechnik zu einem Bereich, der besonders gut von den Möglichkeiten der additiven Fertigung profitieren kann.
Vom Handwerk geprägt: der aktuelle Stand
Viele Bauteile werden heute noch in aufwendiger Handarbeit gefertigt. Sitzschalen, Prothesenkomponenten, Korsette oder orthopädische Hilfsmittel werden angepasst, bearbeitet und häufig in mehreren Iterationen optimiert. Diese Arbeitsweise hat sich über Jahrzehnte bewährt, ist jedoch zeitintensiv und bindet hochqualifiziertes Fachpersonal an Tätigkeiten, die zukünftig teilweise automatisiert werden könnten.
Den Techniker entlasten, nicht ersetzen
Dabei geht es nicht darum, den Orthopädietechniker zu ersetzen. Im Gegenteil. Die eigentliche Kompetenz liegt in der Beurteilung des Patienten, der Auswahl geeigneter Versorgungskonzepte und der medizinisch-technischen Auslegung der Hilfsmittel. Unser Ziel ist es vielmehr, den Weg zwischen dieser Fachkompetenz und der eigentlichen Fertigung zu verkürzen.
Genau an dieser Schnittstelle arbeiten wir derzeit gemeinsam mit Partnern aus der Orthopädietechnik. Die Vision besteht darin, dass der Orthopädietechniker lediglich die relevanten Daten erfasst und an das System übergibt. Die eigentliche Fertigung soll anschließend weitgehend automatisiert erfolgen, ohne dass tiefgehende Kenntnisse im Bereich des 3D-Drucks erforderlich sind.
Beispiel: individuelle Sitzschalen für Rollstuhlfahrer
Ein anschauliches Beispiel hierfür ist die Herstellung individueller Sitzschalen für Rollstuhlfahrer. Bereits heute können Körperkonturen digital erfasst und vermessen werden. Aus diesen Messdaten lassen sich Informationen über Belastungszonen, Druckpunkte oder besonders empfindliche Bereiche ableiten. Während solche Anpassungen bisher häufig manuell umgesetzt werden müssen, besteht das Ziel darin, diese Informationen direkt in den Druckprozess zu überführen.
Der Orthopädietechniker definiert dabei lediglich die äußeren Abmessungen und übergibt die relevanten Messdaten. Das System berechnet anschließend selbstständig die notwendigen Materialeigenschaften innerhalb der Sitzschale. Bereiche mit hoher Belastung können fester ausgeführt werden, während empfindliche Zonen weicher gestaltet werden. Es entsteht ein kontinuierlicher Materialgradient, der exakt auf die Bedürfnisse des Patienten abgestimmt ist.
Materialgradient durch geschäumte Elastomere
Möglich wird dies durch den Einsatz geschäumter Elastomere, deren Eigenschaften während des Druckprozesses gezielt beeinflusst werden können. Über unsere aktuelle Materialförderung und Dosiertechnik lässt sich der Schäumungsgrad kontinuierlich verändern. Dadurch können innerhalb eines einzigen Bauteils unterschiedliche Härtebereiche erzeugt werden, ohne dass zusätzliche Montageschritte erforderlich sind.
Maschinenarchitektur des MultiPrint-Systems
Auch die Maschinenarchitektur unseres MultiPrint-Systems unterstützt diesen Ansatz. Ein großvolumiger Druckkopf kann zunächst große Materialmengen schnell aufbauen und damit die Grundstruktur erzeugen. Anschließend übernimmt ein zweiter Druckkopf die detaillierten Bereiche und druckt konturgenau dort nach, wo eine höhere Auflösung oder spezielle Materialeigenschaften erforderlich sind. Dadurch entstehen individuelle Bauteile in vergleichsweise kurzer Fertigungszeit.
Funktionelle Additive für hygienische Anforderungen
Darüber hinaus eröffnen sich zusätzliche Möglichkeiten durch die gezielte Zugabe funktioneller Additive. Gerade in der Orthopädietechnik spielen hygienische Anforderungen eine wichtige Rolle. Insbesondere bei offenen Hautstellen, Druckpunkten oder empfindlichen Bereichen können antibakterielle Eigenschaften von Vorteil sein. Durch die Beimischung von Silberpartikeln oder anderen funktionellen Zusätzen lassen sich entsprechende Eigenschaften bereits während des Druckprozesses integrieren.
Langfristige Versorgung und Reproduzierbarkeit
Neben der eigentlichen Fertigung stellt auch die langfristige Versorgung der Patienten einen wichtigen Aspekt dar. Orthopädische Hilfsmittel sind häufig hohen Belastungen ausgesetzt und müssen nach einer gewissen Nutzungsdauer ersetzt werden. Gerade bei individuell angepassten Komponenten stellt sich dann die Frage, wie eine identische Reproduktion gewährleistet werden kann.
Für diesen Anwendungsfall entwickeln wir aktuell Lösungen, bei denen ein Pick-and-Place-System während des Druckprozesses RFID-Tags direkt in das Bauteil integriert. Auf diesen Tags können relevante Informationen zur Fertigungsdatei oder zur Versorgung gespeichert werden. Wird beispielsweise eine verschlissene Sitzschale ersetzt, genügt es, das Bauteil an einem Lesegerät zu erfassen. Das System erkennt automatisch die hinterlegte Ausführung und kann die entsprechende Druckdatei erneut aufrufen. Die Ersatzteilversorgung wird dadurch erheblich vereinfacht und beschleunigt.
Weitere Anwendungen in der Orthopädietechnik
Das gezeigte Beispiel der Sitzschale ist dabei nur eine von vielen möglichen Anwendungen. Die gleichen Ansätze lassen sich auf Prothesenkomponenten, Korsette zur Behandlung von Wirbelsäulenfehlstellungen, Bandagen, Orthesen oder dämpfende Elemente für Gelenke übertragen. Überall dort, wo individuelle Anpassung, komplexe Geometrien und funktionelle Materialien zusammentreffen, bietet die additive Fertigung neue Möglichkeiten.
Fazit: Mehrwert durch die digitale Prozesskette
Für uns zeigt dieses Projekt besonders deutlich, dass die Zukunft des 3D-Drucks nicht allein in der Maschine liegt. Der eigentliche Mehrwert entsteht durch die Verknüpfung von Fachwissen, Digitalisierung, Materialentwicklung und automatisierter Fertigung. Gerade in der Orthopädietechnik können dadurch Prozesse vereinfacht, Fertigungszeiten reduziert und individuelle Versorgungen effizienter umgesetzt werden, ohne dabei auf die Erfahrung und Kompetenz der Fachkräfte verzichten zu müssen.