LAuF: Maßgeschneiderte Einlegesohlen für Diabetes-Patienten

Lasergestützter Aufbau von kundenindividueller Fußbekleidung

© Fraunhofer IWM /Felizitas Gemetz

Maßgeschneiderte Einlegesohle

Durch Kombination verschiedener Strukturen in einer Einlegesohle kann ihre lokale Steifigkeit digital eingestellt werden.

© Fraunhofer IWM /Felizitas Gemetz

3D-Struktur

3D-Strukturen aus TPU für Einlegesohlen. Die Strukturen wurden über CAD ausgelegt, ihre Eigenschaften simuliert und mit Experimenten abgeglichen.

Projektziele

Ziel des Verbundprojekts »LAuF« war es, die Produktion von Einlagesohlen für Diabetespatienten vollständig zu digitalisieren: von der Vermessung des Fußes bis zum Herstellungsprozess der Sohlen durch additive Fertigung. Dadurch sollen die Einlegesohlen optimiert und deren Produktion kostengünstiger gestaltet werden.

Nutzen

Einlegesohlen können die Füße von Diabetikern in bereits geschädigten Bereichen gezielt entlasten. Dazu müssen die Sohlen in ihrer Form und insbesondere in ihrer lokalen Härte (Steifigkeit) an den Fuß der Patienten angepasst werden. Mit dem im Verbundprojekt »LAuF« entwickelten Verfahren können Orthopädieschuhtechniker solche Einlegesohlen patientenindividuell am Computer entwerfen und das Ergebnis mit einem 3D-Drucker fertigen. Durch die Kombination verschiedener dreidimensionaler Strukturen in der Sohle kann ihre lokale Steifigkeit digital eingestellt werden. Im Vergleich zur handgefertigten Produktion lässt sich die Sohle so wesentlich feiner auf den Fuß des Patienten abstimmen. Außerdem ermöglicht der digitalisierte Prozess eine wissenschaftliche Bewertung des Produkts: Da die Daten zuvor digital erfasst wurden, lassen sich beispielsweise die mechanischen Eigenschaften der Einlegesohlen besser analysieren. Dadurch können die orthopädischen Effekte der Einlagen patientenindividuell eingeschätzt und die Sohlen, falls nötig, zielgerichteter optimiert werden.

Ergebnis

Im Verbundprojekt »LAuF« ist es gelungen, den Herstellungsprozess von Einlegesohlen für Diabetespatienten vollständig zu digitalisieren: von der Vermessung des Fußes über die Herstellung bis zur nachträglichen Bewertung des orthopädischen Produkts. Um die Nachgiebigkeit der Sohle sehr genau an die Erfordernisse des Fußes anzupassen, werden in eine Zwischenschicht der Sohle spezielle Federelemente mit einer sehr feinen Auflösung (5x5 mm2) integriert. Jedes dieser Federelemente kann lokal in der Sohle eine unterschiedliche Steifigkeit aufweisen. Zur Herstellung der Einlegesohlen in einem Bauteil kommt selektives Lasersintern (SLS) zum Einsatz. Mit dem additiven Fertigungsverfahren lassen sich solche filigranen Strukturen effektiv erstellen. Das Material, das für die Herstellung der Einlegesohlen verwendet wird, ist thermoplastisches Polyurethan (TPU), das für die hohen Anforderungen in der Sohle ideal geeignet ist. Im Projekt wurden TPUs mit unterschiedlichen Shore Härten getestet.

Projektpartner

  • Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM)
  • IETEC Orthopädische Einlagen GmbH Produktions KG
  • Sintermask GmbH
  • Lehmann & Voss & Co. KG
  • rpm rapid product manufacturing GmbH
  • Explius GmbH
  • Covestro