KUTENO 2025Bild: © FH
KUTENO 2025Bild: © FH Münster/Frederik TebbeEin individuell angepassterProthesenschaft aus dem 3D-DruckerPromovend Bruno Schubert untersucht an der FH Münster, wie dieadditive Fertigung Zeit und Kosten in der Orthopädietechnik sparen kannIn seiner Promotionsarbeit untersucht BrunoSchubert am Fachbereich Physikingenieurwesender FH Münster, unter welchen Bedingungen einindividueller Prothesenschaft per 3D-Druck hergestelltwerden muss, um nötigen Normen standzuhalten.Der 3D-Druck hilft dabei, Zeit und Kosten in der Orthopädietechnikeinzusparen – vorausgesetzt, die gedrucktenOrthesen oder Prothesenschäfte, also dasVerbindungsstück zwischen Stumpf und Prothese, haltenden realen Belastungen auch Stand. PromovendBruno Schubert will dafür im Labor für Biomechatronikder FH Münster Sorge tragen. Mit einem selbst konstruiertenPrüfstand testet er 3D-gedruckte Prothesenschäftehinsichtlich ihrer Belastbarkeit und erforscht,welche Kunststoffe sich für den Druck besonders eignen.Dies würde ermöglichen, individuell auf die Bedürfnisseder jeweiligen Patient*innen abgestimmteProthesenschäfte schnell und kostengünstig herzustellen.„Ich habe schon mehr als 15 verschiedene Materialiengetestet“, sagt Schubert. „Jetzt gerade arbeite ich mitPET, dem ich Carbon-Kurzfasern beigemischt habe. Daseignet sich gut für den 3D-Druck.“ Er befindet sich geradeim Labor für Kunststofftechnologie und MakromolekulareChemie auf dem Technologie-Campus Steinfurt,dessen Team Schubert dabei hilft, die Kunststoffe zufinden und anzupassen. „Ein denkbarer nächster Schrittwäre es auch, das ideale Material einfach selbst zu entwickeln.“Im von Prof. Dr. Stephanie Düttmann geleitetenLabor entstehen unter anderem eigene, nach individuellenVorgaben maßgeschneiderte Filamente – das26 Wirtschaft Kompakt
KUTENO 2025Ausgangsmaterial für den 3D-Druck– für die Forschung und Industrie.Dies hilft Projekten wie denen vonSchubert, um schnell und unkompliziertinnerhalb der HochschuleLösungen für konkrete Problemstellungenzu finden.Hinter Schubert steht derPrüfstand, in den er denProthesenschaft einklinktEin darin verbauter Metallzylinder– der übrigens wiederum selbst imLabor für Werkzeugmaschinen undFertigungstechnik im Metall-3D-Drucker entstanden ist – wirkt miteinem definierten Kraftniveau vonrund 450 Kilogramm 30 Sekundenlang auf den Schaft ein. „Eine fürProthetik zuständige DIN-Normgibt vor, dass eine Prothesenkomponentedrei Millionen Zyklen langhalten soll – das entspricht drei MillionenSchritten und umgerechneteiner Lebenszeit von drei Jahrenpro Schaft.“ Eine Herausforderungist, dass diese Norm bisher nichtfür Prothesenschäfte gilt. Ein weiteresProblem ist das Fehlen einesgeeigneten Modells des menschlichenStumpfes. Das Modell dientwährend der Prüfung dazu, dasmenschliche Bein zu simulieren. Esmuss einerseits alle wesentlichenEigenschaften des menschlichenGewebes abbilden und andererseitskostengünstig und einfach reproduzierbarsein.Schuberts Aufgabe neben derNormung ist es, einerseits das geeigneteAusgangsmaterial für den3D-Druck zu finden, aber andererseitsauch die passenden Parameterherauszuarbeiten, um dieSchäfte richtig zu drucken. Dazuzählen etwa die richtigen Temperatureinstellungenoder die Druckgeschwindigkeit.„Die Herausforderungbesteht außerdem darin, trotzindividueller Anforderungen anden Prothesenschaft, die zum Beispielje nach Körpergröße, -gewichtoder Geschlecht variieren können,eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten“,so Schubert.Um künftig Zeit und Material zusparen, plant der Doktorand dieSimulation in einem digitalen Zwilling.Würde diese vielversprechendausfallen, könnte er anschließendunter realen Bedingungen im Prüfstandtesten.Der 3D-Druck sei eine echte Bereicherungfür die Orthopädietechnik,jedoch werde er in Europa nochnicht weitläufig angewandt. „Wirgreifen darum auch auf Wissen zurück,das in der Orthopädietechnikbisher traditionell an der Werkbankerarbeitet wurde. So entsteht einAustausch: Beide Seiten profitierenvom Know-How der jeweils anderen.“Das Team um Prof. Dr. DavidHochmann, der Schuberts Arbeitprüft, arbeitet außerdem bei demThema mit der AOPA – der AmericanOrthotic and Prosthetic Association– zusammen. „Es gibt nurwenige, die in Deutschland daranarbeiten. Umso wichtiger ist es, sichinternational zum Thema auszutauschen“,so Schubert.Das Projekt wird durch die StiftungLöwenbrücke finanziell unterstützt.Text: © Fachhochschule MünsterBild: © FH Münster/Frederik TebbeWirtschaft Kompakt27
