Forscher der TU Delft und der Boston University arbeiten daran, den thermischen Komfort von Gipsverbänden zu verbessern. Dies fördert den Tragekomfort und verbessert den Heilungsprozess. Eine wichtige Rolle für die Forscher spielt der 3D-Druck.

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Der Einzug der 3D-Drucktechnologie in die Orthopädie gleicht schon heute einem perfekten Abbild der vielfach und prominent prognositizierten „industriellen Revolution“. Das präzise virtuelle Bild aus dem 3D-Scanner hilft, einen orthopädisches Gipsverband herzustellen, exakt auf den Patienten zugeschnitten. Das erleichtert die Behandlung und der Patient fühlt sich mit dem auf ihn zugeschnittenen Hilfsmittel deutlich besser. Forscher der TU Delft in der Niederlande und der Boston University in Massachusetts (USA) wollen Gips & Co. auch für die Haut wesentlich angenehmer machen.

Mechanisch sind die orthopädischen Produkte heutzutage einwandfrei in ihrer Stabilität. Die Technologie, an der die Forscher arbeiten, ermöglicht aber noch deutlich mehr Materialien und Strukturen. Kaum etwas ist für den Patienten ärgerlicher, als ein Gips, der juckt oder drückt. Auch die Haut leidet oft darunter, denn Gipsabdrücke sind nicht besonders atmungsaktiv, was zu Reizungen und Überhitzung führen kann. Vor allem in den wärmeren Jahreszeiten und Regionen unserer Erde ein Problem. Das Forscherteam möchte mit seiner Innovation die Luftzirkulation und den Tragekomfort von Gipsverbänden verbessern. Wichtige mechanische Aspekte dürfen dabei nicht vergessen werden.

Ablauf der Herstellung
Ablauf der Herstellung eines optimierten Gipsverbandes (Bild © TU Delft).

So unterschiedlich die anatomische Struktur des Patienten ist, so unterschiedlich ist auch das Wärmeempfinden. Mit Hilfe der Wärmebildtechnik und des 3D-Scanners kann man das berücksichtigen. Mit einer Infrarotkamera wird die Wärmeempfindlichkeit analysiert und eine Wärmekarte erstellt. Ausgehend von dieser Karte werden dann an bestimmten Stellen kleinere oder größere Löcher angebracht, um den Luftstrom zu optimieren.

Damit die mechanische Festigkeit nicht darunter leidet, muss an bestimmten Stellen dicker gedruckt werden. So ist der Gipsverband stark genug, um den erforderlichen Schutz und die Unterstützung zu gewährleisten. Für den 3D-Druckguss verwendet man ein Material, das ausreichend leicht, flexibel und wasserbeständig ist. Gedruckt wird das Ganze mit einem Ultimaker FDM-Maschine in einem Stück.

Gipshand
Der optimierte Gips für die Hand (Bild © TU Delft).

Das Ergebnis ist ein Gips, der sowohl gut sitzt, als auch den entsprechenden Hautkomfort bietet. Er ist stark genug, um alle notwendigen praktischen Funktionen dieser Art von orthopädischen Vorrichtungen auszuführen.

Professor Charlie Wang von der Fakultät IDE der TU Delft: „Ich denke, dies ist das erste Ergebnis in diesem Bereich, das den thermischen Komfort berücksichtigt. Der personalisierte Gips aus dem 3D-Drucker bietet eine weitaus natürlichere Unterstützung und die optimale Luftzirkulation unterstützt den Heilungsprozess. Wir befinden uns jedoch noch in der Prototypphase, Tests in einer medizinischen Umgebung müssen erst stattfinden.“

Xiaoting Zhang, Guoxin Fang, Chengkai Dai, Jouke Verlinden Jun Wu und Emily Whiting arbeiteten mit Wang an dem innovativen Projekt „Thermal-Comfort Design of Personalized Casts“. Die Ergebnisse werden an dem diesjährigen ACM Symposium on User Interface Software and Technology in Quebec City vorgestellt.

Gipsverband aus dem 3D-Drucker
Ein perfektes Wärmeempfinden ist im Rahmen der Forschungen für den 3D-gedruckten Gipsverbände von besonderer Bedeutung (Bild © Screenshot: 3D-grenzenlos; Videoquelle: Computational Design and Fabrication Lab TU Delft).

Auch in Deutschland wird die 3D-Technologie oft in der Orthopädie verwendet. Der Hersteller orthopädischer Schuhe Oberle nutzt den 3D-Druck für seine Leisten. Eine kieferorthopädische Praxis in München setzt ebenfalls auf die 3D-Technik.

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