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cross dimensional manufacturing

HighOrbit

Verbesserte Versorgung von Orbitabodenfrakturen durch präzise und individualisierte additiv gefertigte Implantate

PROGRAMM:
-

ZUWENDUNGSGEBER:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

PROJEKTTRÄGER:
Bayerische Forschungsstiftung (BFS)

LAUFZEIT:
Oktober 2022 bis Oktober 2025

PARTNER:

  • Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • Universitätsklinikum Erlangen

Ausgangslage:

Der Einsatz von patientenspezifischen Implantaten gewinnt, aufgrund der größeren Erfolgsaussichten nach dem medizinischen Eingriff, zunehmend an Bedeutung. Allerdings sind diese im Bereich der Orbitarekonstruktion noch nicht etabliert. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Durchlaufzeit für die Fertigung der Implantate lang ist. Es muss ein CT-Scan durchgeführt, diese Daten in ein CAD-Modell überführt, das Teil gefertigt und nachbearbeitet werden. Die Durchlaufzeit wird dabei maßgeblich durch die aufwendige Kommunikationskette zwischen Arzt und Dienstleister negativ beeinflusst. Die additive Fertigung als mögliches Fertigungsverfahren ermöglicht die Herstellung hochpräziser und individualisierter Implantate innerhalb kürzester Zeit. In Kombination mit einer geeigneten Prozesskette kann die Durchlaufzeit für die Produktion von medizinischen Implantaten signifikant reduziert werden.

Ziele:

Das Ziel des Forschungsprojekts ist die präzise und schnelle Versorgung von Frakturen im Orbitabereich basierend auf einer durchgängigen, digitalen Prozesskette in Verbindung mit additiver Fertigung. Die angestrebte durchgängige, digitale Prozesskette zur Reduzierung der Durchlaufzeit umfasst alle grundlegenden Schritte. Diese reichen von der Indikationsstellung anhand von Computertomographiedaten über eine finite Elemente Simulation (FEM) bis hin zur (teil)automatisierten Erzeugung der Geometrie inklusive der notwendigen Vorbereitung der Daten für die additive Fertigung. Außerdem soll für die Positionierung der Implantate ein neuartiges Positioniersystem entwickelt werden. Dieses Positioniersystem nutzt nicht-invasive Referenzmarker und minimiert die Strahlenbelastung des Patienten.

Ablauf:

Zu Beginn erfolgt die Definition der Anforderungen an die Orbitabodenimplantate, die Ableitung eines Eigenschaftsprofils und die Vorauswahl von Markerkonzepten. Hinzu kommt die Prozessentwicklung des additiven Fertigungsverfahrens L-PBF (Laser Powder Bed Fusion). Dabei werden die Oberflächeneigenschaften, das Verzugsverhalten und die Strukturauflösung genauer betrachtet. Weitere wichtige Schritte sind das Ausarbeiten der digitalen Prozesskette (Schnittstellen, Verarbeitung der Prozessdaten) und der Positionierhilfe. Es werden verschiedene Demonstratoren und Probekörper gefertigt anhand derer die mechanischen Eigenschaften untersucht und die Mikrostruktur und die geometrischen Eigenschaften analysiert werden. Abschließend werden die Ergebnisse des Projekts anhand von realen Falldaten präklinisch validiert. Dabei werden unter anderem Orbitabodenrekonstruktionen an Schädelreplikaten durchgeführt, die Passgenauigkeit der Implantate und die Funktionalität der Positionierhilfe überprüft und die Durchlaufzeiten analysiert.  

Zuwendungsgeber

Projektträger

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Markus Langer

Leiter Forschungs- und Technologieförderung