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Merkle & Partner Simulationstechnologien – wertvoll für die Medizintechnik

Redakteur: Kristin Breunig

Wenn Prothesen brechen, ist das nicht nur teuer für die Krankenkasse, sondern in erster Linie ärgerlich für den Besitzer. Mithilfe von Simulationstechnologien ließen sich Belastungen, Spannungen oder Druckstellen schon im Vorfeld erkennen und optimale Voraussetzungen schaffen.

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Über Simulationstechnologien ließe sich eine Prothese so lange optimieren, bis der Kontaktdruck ein Minimum erreicht.
Über Simulationstechnologien ließe sich eine Prothese so lange optimieren, bis der Kontaktdruck ein Minimum erreicht.
(Bild: Merkle & Partner)

Ungefähr 90 Prozent der Prothesen werden in der Medizintechnik noch herkömmlich von Orthopädie-Technikern von Hand gefertigt. Bei circa zehn Prozent moderner Prothesen kommen 3D-Drucker zum Einsatz. Die Konstruktion erfolgt dabei jedoch nicht anhand von Simulationstechnologien, sondern rein geometrisch anhand von gescannten Daten des Stumpfes. Wanddicken und Verrippungen werden nach Gefühl designt. Brechen Prothesen, wird aus der Erfahrung heraus verstärkt.

Nicht nur das Körpergewicht des Patienten, auch die Belastung bei Bewegungen muss bei der Konstruktion der Prothese beachtet werden. Heutige Technologien können längst die Prothese für einen im MRT vermessenen Stumpf mit Knochen, Muskeln und Gewebe optimieren, bis der Kontaktdruck über mehrere Belastungsszenarien (Stehen, Gehen, Springen, Beugen, etc.) ein Minimum erreicht. Diese Fälle sind für die breite Anwendung in der Medizintechnik jedoch noch zu teuer.

Über Näherungswerte in FEM-Verfahren können kritische Zonen bewertet und verstärkt werden. So werden Prothesen ingenieursmäßig präziser ausgelegt. Dieser Prozess ließe sich laut Merkle & Partner sogar weitgehend automatisieren, gegebenenfalls auch über die Kombination mit KI-Verfahren. Allein die Kosteneinsparung durch die verlängerte Lebensdauer sollte bei größeren Stückzahlen den erforderlichen Aufwand amortisieren.

Merkle & Partner beschäftigen sich intensiv mit diesem Thema und zeigen die Möglichkeiten der Simulationstechnologien auf. „Mit einem unserer Forschungsprojekte, Road3D, beschäftigen wir uns mit den ertragbaren Spannungen von 3D-gedruckten Bauteilen. In einem weiteren Forschungsthema beschäftigen wir uns mit der Simulation des menschlichen Körpers oder von Teilen davon. Optimale Voraussetzungen also für das richtige Know-how“, so Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle, Geschäftsführer bei Merkle & Partner. „Aktuell werden bereits Projekte im Bereich Medizintechnik umgesetzt. Ich bin überzeugt davon, dass wir hier in Zukunft vermehrt wertvolle Unterstützung leisten können.“

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