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3D-gedruckte Exoskelette Individuell an die Hand des Patienten angepasst

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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3D-gedruckte Exoskelette werden durch bidirektionale Schrittmotoren und Drähte aus Formgedächtnislegierungen ergänzt. Dadurch können sich die gedruckten Exoskelette den Bedürfnissen und anatomischen Gegebenheiten der Patienten anpassen.

Exoskelette unterstützen Bewegungen des Trägers und können seine Kraft deutlich erhöhen. Ein weiterer, zunehmend wichtiger Einsatzbereich sind Rehabilitation und Therapien.(Bild: Fraunhofer IWU)
Exoskelette unterstützen Bewegungen des Trägers und können seine Kraft deutlich erhöhen. Ein weiterer, zunehmend wichtiger Einsatzbereich sind Rehabilitation und Therapien.
(Bild: Fraunhofer IWU)

Die Rehabilitation nach Sehnenverletzungen oder Schlaganfällen erfordert spezialisierte Ansätze, um die Beweglichkeit der Hände wiederherzustellen. Exoskelette, die gezielt Handgelenke und Finger durchbewegen können, sind hier vielversprechende Hilfsmittel. Doch nur wenn sie individuell auf die Hand des Patienten abgestimmt sind, können sie tatsächlich unterstützen und effektiv sein. Das Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) setzt deshalb auf innovative Technologien wie Formgedächtnislegierungen und 3D-Druck.

3D-Druck für passgenaue Exoskelette

Der Schrittantrieb mit den Elementen Zahnrad, Hebel, Klinke und FGL-Draht.(Bild: Fraunhofer IWU)
Der Schrittantrieb mit den Elementen Zahnrad, Hebel, Klinke und FGL-Draht.
(Bild: Fraunhofer IWU)

Die Herstellung maßgeschneiderter Exoskelette beginnt mit einem präzisen 3D-Scan der Patientenhand. „Nahezu unbegrenzte geometrische Freiheiten bietet die Herstellung des Exoskeletts via 3D-Druck im Verfahren des selektiven Lasersinterns (SLS)“, erklärt Alina Carabello, Doktorandin am Fraunhofer IWU. Diese Methode ermöglicht es, ein exaktes „Negativ“ der Hand zu erstellen, das perfekt an die individuelle Anatomie angepasst werden kann.

Neben der Passform spielt der Antrieb eine wesentliche Rolle beim Erfolg der Exoskelette. Carabello setzt auf eine Kombination aus bidirektionalen Schrittmotoren und Drähten aus Formgedächtnislegierungen (FGL). „Dieses Konzept erlaubt es, präzise Beuge- und Streckbewegungen der Finger zu steuern und verschiedene Positionen zu halten“, betont sie. Die Technologie nutzt den elektrischen Strom, um FGL-Drähte zu erwärmen, die sich daraufhin zusammenziehen und die Bewegungen steuern.

Es geht noch individueller

Das Fraunhofer IWU sieht auch einen zunehmenden Bedarf an individualisierten medizinischen Hilfsmitteln, um Patienten und Therapeuten besser zu unterstützen. „Viele Hilfsmittel orientieren sich immer noch an Standardvorgaben und lassen sich kaum an individuelle Bedürfnisse anpassen“, sagt Carabello. Die am Fraunhofer IWU entwickelten Exoskelette können hier Abhilfe schaffen, indem sie Patienten speziell bei der Rehabilitation nach Unfällen oder Schlaganfällen unterstützen und die Freiheit bieten, Übungen ohne ständige Anwesenheit eines Therapeuten durchzuführen.

Mit dieser Kombination aus fortschrittlicher Herstellungstechnologie und präzisen Antriebslösungen leistet das Fraunhofer IWU einen bedeutenden Beitrag zur Weiterentwicklung von Rehabilitationshilfsmitteln, die genau auf die Bedürfnisse und anatomischen Gegebenheiten der Patienten zugeschnitten sind. Diese Innovationen versprechen nicht nur effektive Unterstützung während des Genesungsprozesses, sondern führen auch zu einer Entlastung des therapeutischen Personals. (heh)

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