Die Rehabilitation eines Schlaganfalls wird durch eine maßgeschneiderte 3D-gedruckte orthopädische Schwimmflosse beschleunigt

Der sechzehnjährige Pedro stammt aus Barcelona und ist begeisterter Sportler. Im August 2012 erlitt er einen Schlaganfall, eine links gelegene Ganglienbasalblutung, die die Hälfte seines Körpers lähmte. Nach einer langen Rehabilitationsphase erlangte Pedro einen großen Teil seiner Beweglichkeit zurück, außer in seiner rechten Hand, die von Spastizität betroffen war. Unter Spastizität versteht man, eine Störung des zentralen Nervensystems, die zu einer Erhöhung des Muskeltonus führt, wodurch die Bewegung der betroffenen Muskeln ganz oder teilweise behindert wird.

Herausforderung

Im Mittelpunkt des Projekts stand die 3D-Drucktechnologie (FFF), da sie bei der Produktion Vorteile bietet. Ein Designprozess muss bis zur Fertigstellung verschiedene Phasen durchlaufen. In den Phasen der Produktentwicklung wird in der Regel mehr Zeit und Geld für das Prototyping und Testen aufgewendet. Vor der Einführung eines Produkts muss dieses mit Hilfe von Prototypen geprüft und verbessert werden. Die Herstellung dieser Prototypen dauert in der konventionellen Industrie zu lange, und einige Unternehmen fertigen nur einige wenige Versionen des Produkts an, die das Endergebnis beeinflussen. Je weniger Prototypen, desto größer die Möglichkeit von Fehlern im Endprodukt.

Heutzutage sind Unternehmen und Fachleute durch die 3D-Drucktechnologie in der Lage, eine effizientere Produktentwicklung durchzuführen. Dies geschieht nicht nur indem sie mehr Prototypen in kürzerer Zeit herstellen, sondern auch, indem sie diese mit Materialien produzieren, die sehr ähnliche Eigenschaften wie das kommerzialisierte Produkt haben.

Lösung

Marc und Iñigo, zwei Industriedesigner aus Barcelona, entwickelten mit Hilfe von BCN3D Druckern das Produkt für Pedro in weniger als vier Wochen. In dieser Zeit fertigten sie zehn funktionale Prototypen an, indem sie verschiedene Formen und Materialien mit einem Budget von 100 € ausprobierten. Nachdem sie verschiedene Tests durchgeführt hatten, entschieden sie sich für die Herstellung der Schwimmflosse aus Nylon, einem aufgrund seiner einzigartigen mechanischen und chemischen Eigenschaften weit verbreiteten Material. Durch Eigenschaften wie Langlebigkeit, Flexibilität und Korrosionsbeständigkeit ist Nylon ideal für zahlreiche Anwendungen im Bereich des 3D-Drucks, wie z. B. Endverbraucherteile oder kundenspezifische Vorrichtungen und Halterungen.

Für den ordnungsgemäßen Druck des Bauteils aus Nylon verwendeten sie als Stützmaterial im zweiten Extruder PVA. Dieses Filament ist ein wasserlösliches Polymer, das sich ideal als Stützmaterial für den Druck komplexer Geometrien, großer Überhänge oder komplizierter Hohlräume eignet. PVA-Stützmaterialien ermöglichen es, eine bessere Oberflächenqualität zu erreichen und das Bauteil anders zu positionieren, um bessere mechanische Eigenschaften zu erhalten.

Ergebnis

Durch die schnelle Verfügbarkeit des 3D-Drucks hatte Pedro in kürzester Zeit seine personalisierte 3D-gedruckte Schwimmflosse, was unter anderem folgende Vorteile mit sich brachte:

• Verbesserung der Körperposition, die den Schwung und die Bewegung erleichtert
• Zunahme der Muskulatur im Oberkörper
• Verbesserte Schwimmhaltung. Aufgrund dessen konnte Pedro mehr Zeit im Becken verbringen, ohne zu ermüden. Das dazu führte, dass sich der Muskeltonus im gesamten Körper verbesserte

Pedros Beispiel ist ein großartiges Argument für die Vorteile, die der 3D-Druck bei Projekten bietet, die die Erstellung mehrerer Prototypen erfordern, um diese optimal auf den Patienten abzustimmen.

Kosten

Dank der 3D-Druck Desktop Lösung konnten die beiden Industriedesign-Ingenieure bis zu 10 verschiedene Versionen der Schwimmflosse mit einem geringen Budget und in weniger als vier Wochen herstellen. Traditionell hängen die Kosten für diese Art von Produkten von der Herstellungsmethode und dem gewählten Material ab. Die Arbeits- und Materialkosten liegen in der Regel über 200 €, da jeder Prototyp von Grund auf neu erstellt wird oder die Form modifiziert werden muss. Darüber hinaus dauert jede Design-Iteration länger, wenn externe Zulieferer verwendet werden.