Steckbrief
DATEN & FAKTEN
Branche:
Prothetik/Medizintechnik
Nachwachsender Rohstoff:
Biobasierte Kunststoffe (Bio-Polyolefine, Bio-Polyester, Bio-Polyamide, Bio-TPU), Cellulosederivate
Beteiligte Unternehmen:
Fraunhofer IPA, Tecnaro, DOI ortho-innovativ
Bioökonomie-Faktor:
Prothesenschäfte aus biobasierten Werkstoffen anstatt aus fossilbasierten Gießharzen
Status:
kurz vor Markteintritt
Im Projekt NaRo-3D entwickelten das Fraunhofer IPA, der Biowerkstoffhersteller Tecnaro und DOI ortho-innovativ neue Materialien und Verfahren für Prothesenschäfte. Tecnaro kombinierte unter anderem Bio-Polyolefine, Bio-Polyester, Bio-Polyamide, Bio-TPU und Cellulosederivate mit verschiedenen Füllstoffen und Additiven. Entscheidend war, dass die Werkstoffe gut als Filament für den 3D-Druck verarbeitet werden können und zugleich geeignete mechanische Eigenschaften besitzen. Einige Varianten erreichen sogar bessere Werte als herkömmliche Vergleichsmaterialien.
Für Testschäfte von Unterschenkelprothesen erwiesen sich zwei Compounds als besonders geeignet: ein Polyester mit 78 Prozent biobasiertem Kohlenstoffanteil und ein vollständig biobasiertes Biopolyamid. Ein weiteres Filament aus Cellulosederivaten und Polyester mit 46 Prozent biobasiertem Kohlenstoff ist leicht transparent und eignet sich daher gut für Testschäfte.
Digital vermessen und individuell planen
Das Fraunhofer IPA entwickelte außerdem eine virtuelle Plattform, mit der sich Prothesenschäfte digital planen, auslegen und fertigen lassen. Daten aus MRT, Laserscans und Ultraschall dienen dazu, digitale Modelle von Stumpf und Schaft zu erstellen. Mithilfe der Finite-Elemente-Methode können Tragfähigkeit und Komfortverhalten untersucht sowie Geometrie und Wandstärke des Schafts angepasst werden. Auch Schubspannungen am Stumpf fließen in die Bewertung ein.
Zwei langjährige Prothesenträger testeten bereits Versuchsprothesen aus den ausgewählten Biowerkstoffen und bewerteten diese positiv. Gegenüber der klassischen Herstellung mit Gipsabdruck und Gießharz kann der digitale Ansatz laut FNR Zeit, Material und Kosten sparen. Zudem lassen sich die digitalen Messdaten räumlich getrennt von der eigentlichen Fertigung weiterverarbeiten. Das ist insbesondere dort ein Vorteil, wo es einen Mangel an Orthopädietechnikern gibt.
Marktreife
Tecnaro will die neuen Compounds zügig in den Markt einführen. Die digitale Planungsplattform wird über Pilotprojekte mit Sanitätshäusern weiter in die praktische Anwendung überführt.
