{"id":44053,"date":"2026-08-07T06:40:28","date_gmt":"2026-08-07T04:40:28","guid":{"rendered":"https:\/\/plas.tv\/?p=44053"},"modified":"2026-07-30T11:46:55","modified_gmt":"2026-07-30T09:46:55","slug":"prothetik-neue-biobasierte-3d-druckfaehige-werkstoffe-und-digitale-herstellungsverfahren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=44053","title":{"rendered":"Prothetik: Neue biobasierte, 3D-druckf\u00e4hige Werkstoffe und digitale Herstellungsverfahren"},"content":{"rendered":"
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Weltweit ben\u00f6tigen viele Millionen Menschen aufgrund k\u00f6rperlicher Einschr\u00e4nkungen eine Prothese. Im Projekt NaRo-3D entwickelten drei Partner ein effizientes, digitales Herstellungsverfahren f\u00fcr Prothesensch\u00e4fte mit klimafreundlichen, biobasierten Werkstoffen, die im 3D-Druck verarbeitbar sind. Der Ansatz kann Zeit und Kosten einsparen und das Ma\u00dfnehmen am Patienten vom Ort der Herstellung r\u00e4umlich entkoppeln \u2013 relevant \u00fcberall dort, wo es zu wenig Orthop\u00e4dietechniker gibt.\u00a0<\/strong><\/p>\n

Beteiligt waren das Fraunhofer Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA,<\/strong>\u00a0der Biowerkstoffhersteller Tecnaro und das Orthop\u00e4die-Unternehmen DOI ortho-innovativ.\u00a0<\/strong><\/p>\n

Das Bundesministerium f\u00fcr Landwirtschaft, Ern\u00e4hrung und Heimat (BMLEH) f\u00f6rderte das Vorhaben \u00fcber den Projekttr\u00e4ger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR).<\/strong>Der Abschlussbericht steht auf fnr.de unter dem F\u00f6rderkennzeichen\u00a0<\/strong>2220NR251A-C<\/strong><\/a> zur Verf\u00fcgung.<\/strong><\/p>\n

Biobasierte Werkstoffe<\/strong><\/p>\n

F\u00fcr die Entwicklung der 3D-druckf\u00e4higen Bio-Compounds verarbeitete Tecnaro Bio-Polyolefine, Bio-Polyester, Bio-Polyamide, Bio-TPU (Thermoplastisches Polyurethan) und\u00a0Cellulosederivate\u00a0mit verschiedenen\u00a0F\u00fcllstoffen und Additiven in diversen Rezepturen.\u00a0Die besten Varianten punkteten zum einen mit guter Flie\u00dff\u00e4higkeit der Schmelze \u2013 wichtig f\u00fcr die Herstellung des sogenannten Monofils, des fadenf\u00f6rmigen Polymers f\u00fcr den 3D-Druck. Zum anderen zeigten sie gute mechanische Kennwerte, die teilweise besser als die der erd\u00f6lbasierten\u00a0Vergleichsprodukte\u00a0ausfielen. Zwei Varianten wiesen den Charakter von Hochleistungswerkstoffen auf.<\/p>\n

3D-Druckversuche<\/strong><\/p>\n

Das Orthop\u00e4dietechnik-Unternehmen DOI ortho-innovativ verarbeitete eine Auswahl der besten Biocompounds per 3D-Filament-Druck am Beispiel von Sch\u00e4ften f\u00fcr Unterschenkelprothesen. Dabei kristallisierten sich zwei Compounds als besonders geeignet heraus: Ein Biopolyester mit einem biobasierten Kohlenstoffanteil von 78 Prozent und ein zu 100 Prozent biobasiertes Biopolyamid. Au\u00dferdem fiel ein Filament aus Cellulosederivaten und Biopolyester mit einem biobasierten Kohlenstoffanteil von 46 Prozent auf, das sich aufgrund seiner leichten Transparenz gut f\u00fcr die Herstellung von Testsch\u00e4ften eignet. Insgesamt bewertete DOI die Druckversuche als sehr vielversprechend.<\/p>\n

Digitale Mess- und Modellierungsverfahren<\/strong><\/p>\n

Das Fraunhofer IPA entwickelte eine virtuelle Schaftplanungsplattform, die eine durchg\u00e4ngig digitale Planung, Auslegung und Fertigung von Prothesensch\u00e4ften erm\u00f6glicht. Sie setzt auf die Bildgebungsverfahren MRT, Laserscanner und Ultraschall, mit deren Daten CAD-\u00a0und Finite-Elemente(FE)-Modelle von Stumpf und Schaft erstellt werden. Mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) kann das FE-Modell die Tragf\u00e4higkeit und das Komfortverhalten von Prothesensch\u00e4ften in Wechselwirkung mit dem Stumpf bestimmen und Schaftgeometrie und Wandst\u00e4rke entsprechend optimieren. Neben den volumetrischen Spannungen gehen auch die\u00a0Schubspannungen\u00a0des Stumpfs\u00a0in die Bewertung von\u00a0Komfortkriterien und Biomechanik des Schafts\u00a0ein \u2013 ein Novum in der Auslegung von Prothesen.<\/p>\n

Zwei langj\u00e4hrige Prothesentr\u00e4ger erprobten als Probanden schlie\u00dflich Versuchsprothesen, die nach dem Fraunhofer-Verfahren aus den favorisierten Bio-Compounds hergestellt wurden. Das positive Feedback der Nutzer unterstreicht das Potenzial des Ansatzes.<\/p>\n

Ausblick\u00a0<\/strong><\/p>\n

Digitale Verfahren von der Bemessung bis zum 3D-Druck sind in der Prothetik noch nicht \u00fcberall verbreitet, jedoch auf dem Vormarsch. Die klassische Fertigung per Gipsabdruck und anschlie\u00dfendem Ausgie\u00dfen des Schaftes mit Gie\u00dfharzen bedeutet stundenlange Handarbeit. Dem gegen\u00fcber spart der digitale Ansatz Zeit, Material und Kosten und ist weniger abh\u00e4ngig von der orthop\u00e4dischen Expertise vor Ort. Denn digitale Messdaten vom Patienten lassen sich theoretisch ohne Zeitverlust an jedem Ort der Welt weiterverarbeiten. Das ist insbesondere in Entwicklungsl\u00e4ndern relevant, wo es vielerorts, vor allem auf dem Land, an gut ausgebildeten Orthop\u00e4dietechnikern mangelt. Karl-Heinz Trebbin, Orthop\u00e4dietechnik-Meister und DOI-Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer mit langj\u00e4hrigen Erfahrungen in der orthop\u00e4dischen Ausbildung und Versorgung in S\u00fcdamerika, Afrika und Asien erkl\u00e4rt: \u201eWir verbinden mit den Projektergebnissen nicht zuletzt die Hoffnung, \u00fcber optimierte digitale Ans\u00e4tze die orthop\u00e4dische Betreuung in diesen L\u00e4ndern zu verbessern.\u201c Er erg\u00e4nzt: \u201eDigitale Verfahren sollen orthop\u00e4disches Wissen nicht ersetzen, sondern sinnvoll erg\u00e4nzen. Im Idealfall bleibt mehr Zeit f\u00fcr die individuelle Patientenbetreuung.\u201c<\/p>\n

Das Fraunhofer IPA strebt an, seine virtuelle Bemessungsplattform Anwendern wie Sanit\u00e4tsh\u00e4usern oder orthop\u00e4dietechnischen Betrieben zug\u00e4nglich zu machen. \u201eDa f\u00fcr die Nutzung derzeit noch spezielle Programmkenntnisse notwendig sind, unterst\u00fctzen wir Sanit\u00e4tsh\u00e4user mit gezielten Pilotprojekten, die innovativen, digitalen Verfahren erfolgreich in ihre internen Prozesse zu integrieren\u201c, so Projektleiter Dr.-Ing. Okan Avci vom Fraunhofer IPA.<\/p>\n

Tecnaro will die Markteinf\u00fchrung der neuen Compounds z\u00fcgig vorantreiben und diese nicht nur f\u00fcr orthetische und prothetische Anwendungen\u00a0und im 3D-Druckbereich einsetzen, sondern zus\u00e4tzlich auch f\u00fcr diverse spritzgegossene Endprodukte, bei denen eine hohe W\u00e4rmeformbest\u00e4ndigkeit und Schlagz\u00e4higkeit gefordert ist. Die Monofilamente sind in K\u00fcrze \u00fcber den Vertriebspartner Albis Distribution erh\u00e4ltlich (www.albis.com<\/a>).<\/p>\n

Hintergrund:<\/strong><\/p>\n

Prothesensch\u00e4fte bestehen in der Au\u00dfenschicht h\u00e4ufig aus nicht recyclebaren, fossilbasierten Gie\u00dfharzen. Bei 3D-Druckverfahren kommen grunds\u00e4tzlich wiederverwertbare, fossile Thermoplaste wie Polyamid oder Polypropylen zum Einsatz. Aber auch deren Recycling ist in der Praxis aufgrund von Materialalterung, mangelnder Sortenreinheit oder Restriktionen im Medizinproduktebereich schwierig. In der Regel werden Prothesen deshalb am Produktlebensende \u00fcber die M\u00fcllverbrennung entsorgt. Hier sind biobasierte Werkstoffe grunds\u00e4tzlich im Vorteil, da sie sich bei einer Verbrennung weitgehend klimaneutral verhalten.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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