VorlesenKMU-innovativ Ressourcenschonender Thermoformprozess zur Herstellung individueller Hilfsmittel in der Orthopädietechnik (ReFormOT)
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Fördermaßnahme: KMU-innovativ: Produktionsforschung (ab 2016)
Förderkennzeichen: 02P22K530, 02P22K531, 02P22K532
Forschungsziel:
Ziel des KMU-innovativ Forschungsprojektes ReFormOT ist die Entwicklung eines variablen und wiederverwendbaren Formwerkzeugs für das Thermoformen von individuellen orthopädischen Hilfsmitteln am Beispiel von Skoliosekorsetts. Das neuartige Thermoform-Werkzeug (TFW) wird aus einer flexiblen Haut bestehen, welche mit Granulat befüllt und durch Unterdruck verfestigt wird. Um dem TFW seine äußere Form zu geben, wird eine patientenindividuelle additiv gefertigte Negativform hergestellt, welche nach dem Einsatz recycelt und für die erneute Fertigung genutzt werden kann. Der Einsatz des neuartigen TFW macht die Verwendung von PU-Schaum überflüssig, sodass die damit verbundenen Abfälle und Treibhausgase eingespart werden. Innerhalb dieses lokalen Wertstoffkreislaufes entstehen kaum Abfälle.
Ansprechperson Projektkoordination
Steven Mücke +49 151 44967673
smuecke@mindwerk.eu
Ansprechperson bei PTKA
Dipl.-Ing. Ulrike Klaus
+49 721 608-31428
ulrike.klaus@kit.edu
Pflichtveröffentlichung: Nach Abschluss des Projekts finden Sie unter Angabe der oben genannten Förderkennzeichen (FKZ) oder unter Angabe des Projektakronyms unter www.tib.eu/de die detaillierte Pflichtveröffentlichung.
Die Herstellung individueller Skoliosekorsetts erfolgt heute überwiegend durch Thermoformen von Kunststoffplatten über patientenspezifische Positivmodelle aus CNC-gefrästem PU-Hartschaum. Dieses Verfahren ist etabliert, verursacht jedoch hohe Materialverbräuche, nicht wiederverwertbare Abfälle sowie einen erheblichen manuellen Aufwand.
Ziel des Forschungsprojektes ReFormOT war die Entwicklung ressourcenschonender Alternativen für die Herstellung individueller Thermoformwerkzeuge sowie die Verbesserung der Prozessführung beim Thermoformen.
Im Projekt wurde ein digitaler Workflow entwickelt, mit dem patientenspezifische Korsettmodelle automatisiert in additiv fertigbare Kerngeometrien überführt werden können. Die entwickelten Kerne dienen als Grundlage für ein neuartiges Thermoform-Werkzeug (TFW), das den Einsatz klassischer PU-Schaummodelle reduzieren kann. Verschiedene Kern- und Entformkonzepte wurden konstruiert, experimentell untersucht und hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit bewertet.
Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Entwicklung strukturierter Silikonhäute für die kontrollierte Unterdruckführung während des Thermoformprozesses. Hierzu wurden zunächst manuelle Verfahren erprobt und anschließend eine automatisierte Silikonverarbeitungsanlage aufgebaut. Im Projektverlauf wurde diese zu einer 4-Achs-Silikondruckplattform weiterentwickelt, mit der strukturierte Silikonbauteile reproduzierbar hergestellt werden können.
Parallel dazu wurde der Thermoform-Arbeitsplatz weiterentwickelt und gemeinsam mit dem TFW in umfangreichen Versuchsreihen validiert. Dabei wurden unterschiedliche Materialstärken, Kernvarianten und Prozessparameter untersucht und die technische Machbarkeit des Gesamtsystems erfolgreich nachgewiesen.
Begleitend wurden materialwissenschaftliche Untersuchungen zur additiven Fertigung und zum Recycling thermoplastischer Werkstoffe durchgeführt. Hierdurch konnten wichtige Erkenntnisse zur Verarbeitung großformatiger additiv gefertigter Strukturen sowie zu deren Wiederverwertbarkeit gewonnen werden.
Die Projektergebnisse zeigen das Potenzial digitaler und additiver Fertigungstechnologien zur Unterstützung hochindividualisierter Fertigungsprozesse in der Orthopädietechnik. Neben der Anwendung bei Skoliosekorsetts erscheinen zukünftige Anwendungen beispielsweise bei Prothesenschäften, Sitzschalen oder anderen patientenspezifischen Thermoformprozessen möglich.
- CCtec Deutsches Korsettzentrum GmbH & Co. KG
- MindWerk GmbH & Co. KG
- Technische Universität Berlin
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