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02.07.2015

METAV 2016: Ein Blick voraus

Personalisierung in der Medizintechnik: Das Ziel heißt ›Losgröße Eins‹

Die moderne Medizintechnik nimmt Schritt für Schritt Abschied von Methoden, bei denen der Mensch an das Produkt angepasst wird. Doch wie lassen sich zum Beispiel Implantate individuell herstellen? Daran und weiteren Herausforderungen für die personalisierte Medizintechnik arbeiten Experten aus Wissenschaft und Industrie. Wie mit klassischen Fertigungsverfahren auch in der Medizintechnik Losgröße eins möglich werden könnte, wird die ›Medical Area‹ auf der METAV 2016 – Internationale Messe für Technologien in der Metallbearbeitung – in Düsseldorf näher beleuchten.

Anpassungsarbeit: Der Aufwand beim Anpassen von Medizintechnik ist hoch (Bild: Experimentelle Untersuchungen von künstlichen Hüftpfannen zur Primärstabilität unter variierenden Einschlagkräften, Universitätsmedizin Rostock).

Mit Simulation zum individuellen Prothesen-Design

Die Personalisierung beschäftigt zum Beispiel das Forschungslabor für Biomechanik und Implantattechnologie (Forbiomit) an der Universitätsmedizin Rostock. »Die Randbedingungen sind von Patient zu Patient extrem unterschiedlich«, erklärt Prof. Dr. med. habil. Dipl.-Ing. Rainer Bader, Leiter des Forschungslabors, mit Blick auf Implantate in der Orthopädischen Chirurgie. »Vor der eigentlichen Anfertigung individueller Implantate sollten numerische Simulationen durchgeführt werden, um zu prüfen, wie belastbar das Implantat sein wird.« Noch mangelt es an standardisierten Mensch-Modellen, die die individuelle Spanne der Patienten abdecken und sich somit für die personalisierte Medizintechnik eignen. In die Richtung gehen Forschungen der Rostocker, wo ähnlich wie bei industriellen Anwendungen so genannte Hardware-in-the-loop-(HIL)-Simulationen für Hüft- und Knieendoprothesen durchgeführt werden. Dabei simulieren sie das Zusammenspiel (in-the-loop) eines Roboters (Hardware) mit dem numerischen Mehrkörpermodell der unteren Extremität.

Kontrolle ist besser: Personalisierte Medizintechnik steht und fällt mit der Überprüfung der Ergebnisse, hier eine Muskelkraftmessung nach einer OP (Bild: Universitätsmedizin Rostock).

Software und Mechatronik sichern korrekten Sitz des Implantats

Seit vier Jahren forscht und entwickelt auch das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU an den Standorten Chemnitz und Dresden auf dem Gebiet der Medizintechnik. Neben generativen Verfahren wie dem Laserstrahlschmelzen stehen auch die so genannten unkonventionellen Materialverbünde am Institut im Fokus. »Dazu zählen Materialien mit integriertem Funktionswerkstoff«, erklärt Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel, Leiter des Wissenschaftsbereich Mechatronik und Funktionsleichtbau. »Wir integrieren beispielsweise ein Formgedächtniselement in ein Implantat, um einen krafthomogenen Anpressdruck am Knochen zu erhalten. Es passt sich selbstständig und aktiv an veränderte Bedingungen an und ist also eine Kombination von Konstruktions- und Funktionswerkstoff. Damit haben wir Technologie und Werkstoff in Einklang gebracht.«

In der klinischen Praxis bewährt: Ein Augenhöhlen-Implantat ersetzt die
frakturierte knöcherne Augenhöhlen-Struktur (Orbita) – Bild: Fraunhofer IWU.

Spezialisten personalisieren Medizintechnik

Ausschließlich personalisierte Medizintechnik entsteht bei der Datron AG aus Mühltal bei Darmstadt, die speziell zugeschnittene Bearbeitungszentren für Dentaltechniker und Zahnärzte entwickelt. Frank Fuchs, Produktmanager Dental CAD/CAM-Systeme, sagt: »Die Herausforderung ist die Entwicklung von Maschinen, die sowohl auf unterschiedliche Werkstoffe als auch auf die dentalen Kunden abgestimmt sind, die im Regelfall keinerlei Programmier- und Zerspanungskenntnisse mitbringen.« Da Produktionsanlagen für den Dentalbereich beispielsweise Kunststoffe, Zirkonoxide oder Titan bearbeiten, brauchen sie individuelle Bearbeitungsprozesse mit unterschiedlichen Zerspanungswerkzeugen. Hinzu komme, dass sich das Einsatzgebiet der bisherigen Dentalmaschine erweitert habe. Fuchs: »Wir haben mittlerweile auch Kunden, die sich eine Dentalmaschine beispielsweise zur Herstellung von Knochenimplantaten kaufen. Hier treffen wir wieder auf ganz andere Materialien.«

Virtuelle Skizze: Werkzeugmaschinen für den Dentalbereich zeichnet auch ein an die Branche angepasstes Design aus (Bild: Datron).

Unternehmensinformation

VDW Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V.

Corneliusstraße 4
DE 60325 Frankfurt
Tel.: 069 756081-0
Fax: 069 75608111741-1574

Internet:www.vdw.de
E-Mail: vdw <AT> vdw.de



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