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2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

4. Entwicklung eines orthopädischen Hilfsmittels für das Kniegelenk

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Zusammenfassung

Kapitel 4 stellt die Entwicklung der CAE-gestützten Prozesskette anhand der Entwicklung eines kundenindividuellen, neuartigen orthopädischen Hilfsmittels für das Kniegelenk dar. Ausgehend von den medizinischen Grundlagen des Kniegelenks sowie des Risses (bzw. der Ruptur) des vorderen Kreuzbandes (VKB), auch Ligamentum cruciatum anterius (LCA) genannt, als medizinische Indikation startet die Prozesskette mit der Erfassung der individuellen 3D-Körperform mittels 3D-Scan-Technik. Nach erfolgter Flächenrückführung werden die Gestaltungsgrundlagen, die als Basis der Produktentwicklung dienen, für die biegeweichen (textilen) und biegesteifen Elemente beschrieben und während der anwendungsgerechten Konstruktion der textilen Kompressionsbandage sowie der biegesteifen FKV-Funktionselemente angewendet. Die Auslegung erfolgt dabei simulationsgestützt, indem ein realer Prüfstand für Knieorthesen digital abgebildet und zur Designevaluation genutzt wird. Kapitel 4 schließt mit der kombinierten additiven Fertigung des neuartigen kundenindividuellen orthopädischen Hilfsmittels für das Kniegelenk.

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Fußnoten
1
Anmerkung: Die Notwendigkeit von Orthesenbehandlungen wird in der Literatur kontrovers diskutiert und die wissenschaftliche Lage bei VKB-Rupturen ist derzeit nicht abschließend geklärt (siehe: Jagodzinski et al., 2016, S. 199; Hochmann, 2012, S. 32; Gesellschaft für Orthopädisch-Traumatologische Sportmedizin, 2011, S. 116; Wilcke, 2004, S. 170 f.; Jakob und Stäubli, 1990, S. 273, 277, 281).
 
2
Anmerkung: Ein ausreichend großer Bauraum des 3D-Druckers macht diese zusätzliche Unterteilung entlang des Knieumfangs überflüssig und ermöglicht eine Fertigung mit einem Schnittteil und einer Seitennaht.
 
3
Diese Bezeichnung ist oft nicht mathematisch exakt. Eine Fläche ist abwickelbar, wenn sie längen- und winkeltreu in der Ebene abgebildet werden kann. Siehe hierzu: Krzywinski, 2005, S. 75.
 
4
Die individuellen Körpermaße können entweder klassisch, z. B. mittels Maßband, oder digital abgenommen werden. Bestimmte Softwarelösungen von 3D-Scannern lesen relevante Körpermaße direkt aus. Zudem lassen sich Umfangswerte auch in 3D-CAD-Programmen ausmessen.
 
5
Die Beratungsgespräche fanden im Rahmen der Bearbeitung des IGF-Forschungsprojektes statt (IGF 19757 BR, 2020).
 
6
Die genaue Bezeichnung des Materials in der „Ansys“-Datenbank lautet: „Rubber, silicone (VMQ)“.
 
7
Für weitere Informationen über das Mooney-Rivlin Model für hyperelastische Materialien siehe: WELSIM – Finite Element Analysis Solutions, 2020.
 
8
Die genaue Bezeichnung des Materials in der „Ansys“-Datenbank lautet: „Aluminum, commercial purity“.
 
9
Die exakte Materialbezeichnung in der „Ansys“-Datenbank lautet „Gummi1“.
 
10
Anmerkung: Die Herstellerangaben beziehen sich auf eine 3-Punkt-Biegeprüfung in Anlehnung an die ASTM D790 (ASTM International, 2017) und Probekörperabmaße von 114,3 mm (Länge) x 10,16 mm (Breite) x 3,05 mm (Höhe). Die Probekörper sind so konstruiert, dass die Testleistung maximiert wird.
 
Metadaten
Titel
Entwicklung eines orthopädischen Hilfsmittels für das Kniegelenk
verfasst von
Dustin Ahrendt
Copyright-Jahr
2022
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-37245-3_4