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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von orthopädischen Maßschuhen.
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Im Gegensatz zur industriellen Fertigung
von Standardschuhen des täglichen
Gebrauchs können orthopädische Maßschuhe – wie der
Name schon sagt – bislang
nur in aufwendiger Einzelfertigung von einem handwerklichen Fachmann
hergestellt werden, wobei gemäß diesem
alten Verfahren in einer ganz bestimmten vorgegebenen Reihenfolge
vorgegangen werden muss. Das beginnt beim Vermessen des Fußes mit
einem Maßband,
wobei bereits hier Meßungenauigkeiten
auftreten können,
die sich im folgenden Verfahren fortsetzen und multiplizieren. Nach
der Vermessung des Fußes
wird ein entsprechender Leisten hergestellt. Anschließend wird
die individuelle Fußbettung
angefertigt. Daraufhin wird anhand eines von Hand angefertigten
Grundmodells das Material für
den Schaft zugeschnitten und anschließend vernäht. Nach Aufbringung der Brandsohle
wird der Schaft je nach Ausstattung mit Vorder- und Hinterkappe auf den Leisten gezwickt
und festgetackert. Dann wird der aufgezwickte Schaft festgeklebt
und anschließendwerden
dann die Tackerklammern wieder entfernt. Dieser Vorgang ist sehr
zeitaufwendig. Zur Vervollständigung
dieses Schuhs wird dann die Sohle befestigt.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die
Aufgabe zugrunde, derartige normalerweise in Handarbeit erstellte
Maßschuhe
durch automatisierte Verfahren schneller und mit höherer Genauigkeit
herstellen zu können.
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Durch die Verkürzung der Herstellungszeit ergeben
sich auch medizinisch erhebliche Vorteile. Der Mediziner kann sein
medizinisches Heilverfahren wesentlich mehr ausreizen und erst zum
Schluß einer
Gesamttherapie eine Schuhversorgung gewährleisten. Das kann am Beispiel
einer Fersenfraktur und deren Schuhversorgung erläutert werden. Üblicherweise
war es bisher so, dass in der achten Woche, spätestens in der neunten Woche
Maß genommen
werden muss, zur Erstellung von orthopädischem Schuhwerk, da das medizinische
Heilverfahren nach zwölf
Wochen nach dem Fersenbeinbruch beendet ist, so dass der Patient
in der zwölften
Woche seinen Schuh erhalten kann. Mit Hilfe des neuen Verfahrens
kann jetzt erst in der elften Woche der Schuh erstellt werden, was
den Vorteil hat, dass sich bis dahin die Form des Fußes mit
den abschwellenden Maßnahmen
usw. positiv verändert
und damit andererseits selbstverständlich die Paßform wesentlich
besser ist als bei einer Schuhherstellungszeit, die bis jetzt drei
bis vier Wochen dauert.
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Das neue Verfahren zeichnet sich
dadurch aus, dass der Fuß des
Patienten im belasteten Zustand 3-dimensional fotografisch gescannt
wird, die durch die Scannung ermittelten Daten in einem Rechner
gespeichert und zu einem 3-D-Bild des Fußes verarbeitet werden, diesem
errechneten Bild ein Röntgenbild
des Patientenfußes überlagert
wird und durch die durch die Scannung erhaltenen Meßdaten unter
Berücksichtigung
der Vorgaben des eingeblendeten Röntgenbildes Bearbeitungsmaschinen
zur automatisierten Herstellung von Schuhleisten bzw. Bettung, Schaft,
zum Zwicken und zum Bodenbau gesteuert werden.
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Medizinisch ergibt sich ein erheblicher
Vorteil, da durch die Besonderheiten des Einscannens des Röntgenbildes
knöchelanatomische
Besonderheiten berücksichtigt
werden können,
in einer Form, die bis jetzt nicht bekannt gewesen ist.
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Auch Schwielen oder andere Weichteilveränderungen
können
berücksichtigt
werden, so dass keine Druckstellen entstehen. Die Probleme von Krallenzehen
und die Höhe
der Vorderkappe (wenn ein Arbeitsschuh hergestellt werden soll)
kann hier direkt am Computer erkannt werden und gegebenenfalls besprochen
werden. In der Vergangenheit wurden die Schuhe erstellt, der Patient
stellte dann die Druckstellen erst bei der Anprobe fest, die nur
schwer und mit hohem Zeitaufwand zu ändern waren. Bei dem neuen
Schuhherstellungsverfahren kann im Vorfeld am Computer bereits erkannt
werden, ob z. B. die vorgegebenen Stahlkappen und die Zehenveränderungen überhaupt
zusammenpassen. Von daher ergibt sich eine erhebliche Kostenreduzierung
im Vorfeld. Dadurch, das durch die 3-D-Darstellung der Fuß von unten
entsprechend dokumentiert wird, und zwar unter Belastung des Fußes (gegebenenfalls Teilbelastung)
können
entsprechende Verformungen bei der Belastung berücksichtigt werden. Durch die 3-D-Erstellung des Leistens
als auch der Maßkontrolle
(s.u.) wird ein Abgleich zwischen dem Leisten und dem Maß des Fußes erlaubt,
wodurch Orthopädiesschuhtechnik
und behandelnder und verordnender Arzt eng miteinander Wechselwirken
können,
ohne dass in irgendeiner Art und Weise negative Beeinflussungen
möglich
sind.
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Wie sich aus dem beigefügten Schema-Diagramm
ergibt, zeigt das erfindungsgemäße Verfahren
eine erhebliche Variabilität.
Ausgehend von dem Scann-Vorgang und den hierdurch ermittelten Meßdaten kann
parallel mit dem Leistenbau, dem Schaftbau und dem Bettungsbau begonnen
werden. Es ist auch möglich,
nach dem Scannen gleich mit dem Bodenbau zu beginnen, wodurch sich
in Anbetracht der Tatsache der hohen Meßgenauigkeit zum einen ein sehr
genau gearbeiteter Schuh ergibt, und das andererseits in einer erheblich
kürzeren
Zeit als mit dem herkömmlichen
Verfahren.
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Im folgenden wird beispielhaft der
Verfahrensablauf zur Herstellung eines orthopädischen Maßschuhs mit Hilfe des neuen
Verfahrens erläutert.
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Der Patient stellt den erkrankten
bzw. beschädigten
Fuß auf
die Glasfußbodenplatte
eines photographischen Scanners, der aus fünf Kameras besteht, wobei vier
in den entsprechenden Ecken und die fünfte von unten angeordnet ist.
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Da sich die Erfassungszonen der einzelnen Kameras überlappen,
werden die Daten in dem Rechner so verarbeitet, dass ein virtuelles
Bild des Fußes
berechnet wird. Das fertige Bild zeigt nun die Fußsilhouette
mit allen ihren anatomischen Besonderheiten.
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Das Bild kann von allen Seiten betrachtet werden.
Als Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun in
dieses 3-D-Bild
das Röntgenbild
des Patientenfußes
eingeblendet, so dass in dieser Phase in den zu erstellenden Leisten
Besonderheiten des knöchernen
Skeletts eingearbeitet und berücksichtigt
werden können.
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Aufgrund der durch den Scannvorgang
ermittelten Meßdaten
wird nun der entsprechende Leistenentwurf vom Computer errechnet,
der anhand der Besonderheiten des äußeren Fußes und des Skelettaufbaus
des Fußes
in den verschiedensten Stellen modifiziert werden kann.
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In der sogenannten Maßkontrolle,
die die Meßdaten
des Fußes
in virtueller Form zeigt, erfolgt noch einmal eine Kontrolle der einzelnen
Meßdaten, gegebenenfalls
auch eine Kontrolle gegenüber
per Hand gewonnenen Kontrolldaten (alte Methode).
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Der nächste Schritt ist die virtuelle
Zwischenprobe. Hier wird der Leisten, der errechnet worden ist,
vom Computer mit Daten des Fußes
abgeglichen. Es wird also die Maßkontrolle in den Leisten hineingearbeitet,
um zu sehen, ob der Leisten mit den inneren Fußdaten übereinstimmt. Auch gerade in
dieser Phase können
Besonderheiten, die gegebenenfalls orthopädietechnisch oder medizinisch
vorgegeben worden sind, berücksichtigt
werden, was eine absolute Neuheit darstellt.
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Von dem errechneten Leisten werden
nun mittels Computer die Lederzuschnitte für den Schaft berechnet, wobei
es sich hier ebenfalls wiederum um die virtuelle Leistenkopie handelt.
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Beim Entwurf des Schaftes werden
natürlich auch
wieder die anatomischen Besonderheiten des Fußes berücksichtigt.
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Die Zuschneidung des Leders mit Hilfe
eines CAD-gesteuerten Schneidetisches aufgrund der im Computer gespeicherten
Meßdaten
erfolgt mit einer in der Praxis bisher nicht erreichten Genauigkeit.
Dieser Schneidetisch schneidet, locht und erstellt die Anzeichnungen
für die
Schaftmontage vollautomatisch.
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Bei der Schaftmontage werden die
Lederstücke
zusammengesetzt, wobei dann auch das Futter eingearbeitet wird (bzw.
entsprechende Polsterteile). Das Leder wird mit Ösen und den anderen notwendigen
typischen Utensilien ausgestattet. Für Straßenschuhe wird hier auch gleichzeitig
die Vorderkappe miteingearbeitet.
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Neu ist der Entwurf des Leistens
inklusive der späteren
Fußbettung
als eine Einheit. Dies führt zur
passgenaueren Montage mittels Maschinen des orthopädischen
Schuhs. Mit der Montage des Schuhs kann somit schon begonnen werden,
ohne dass, wie bei der herkömmlichen
Fertigung, die Fußbettung
zuvor erstellt wurde. Aufgrund der Comupterdaten werden nun die
Leisten und zeitlich unabhängig
die Fußbettungen
gefräst.
Die bislang angewandte Fräsmethode
sah wie folgt aus. Ein einzelner Leisten wurde gefräst und anschließend mittels
einer Bandsäge
aufgetrennt und mittels Schrauben fixiert. Die Unterteilung ist
notwendig, um den Leisten nach Fertigstellung des Schuhs aus diesem
zu entnehmen. Bei der neuen Methode werden mehrere Leisten aus einem
größeren Block
gefräst.
Je nach Größe bis zu
fünf Paar
in einem Arbeitsgang. Ebenso werden die Leisten schon in geteilter
Form gefräst. Dies
hat zwei entscheidene Vorteile. Zum einen entfällt die beim nachträglichen
Auftrennen entstehende Maßungenauigkeit.
Beim Aufsägen
mit der Bandsäge
verlierrt der Leisten um die Stärke
des Sägeblattes
an Maß.
Der zweite Vorteil wird im nächsten
Absatz näher
erklärt.
Der Fräsvorgang
kann auf zwei Maschinen gleichzeitig oder auf einer Maschine aufeinanderfolgend
geschehen. Für
den Leisten wählt der
Fachmann die üblichen
Materialien. Eine unterschiedliche Materialwahl gilt für die Bettung.
Hier wird gummiähnliches
Material mit unterschiedlichen Shore-Härten gewählt; je nach Wunsch durch die medizinische
Vorgabe werden starre Einlagen, halbweiche Einlagen oder weiche
Einlagen gewählt.
Die Bettung wird dann noch mit Leder überzogen oder anderen Materialien,
um sie bezüglich
Fußschweiß und dgl.
und für
den Tragekomfort vorzubereiten.
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Dadurch dass die Fräsmaschinen
computergesteuert sind, ergeben sich auch hier für die Genauigkeit der Anfertigung
erhebliche Vorteile.
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Ebenfalls neu beim erfindungsgemäßen Verfahren
ist die Tatsache, dass der Leisten zunächst auf die schmalste Fertigsohlen form
gearbeitet wird. Da es aber unterschiedliche Wünsche der Patienten gibt, als
auch Vorgaben des Mediziners, muss hier eine variable Gestaltung
möglich
sein, die dadurch gewährleistet
wird, dass Kunststoffüberkappen
aufgesetzt werden, um breitere Leistenformen zu bekommen. Diese Überkappen
werden am Computer entworfen durch einen 3-D-Drucker erstellt. Bei
der Art und Form der erforderlichen Überkappe wird der errechnete
Leisten berücksichtigt,
so dass durch diese Art des Verfahrens eine Vielzahl unterschiedlicher Formen
für die
Gestaltung des Schuhs im Vorderkappenbereich möglich ist, ohne dass das Verfahren selbst
zeitlich aufwendiger oder zeitlich verzögert wird. Wie oben schon erwähnt der
zweite entscheidende Vorteil des Fräsens der Leisten in geteilter Form.
Da die Unterteilung im Rechner praktiziert und dauerhaft gespeichert
ist, kann man jederzeit auch ein neues Vorderteil in geänderter
Form für
den jeweiligen Leisten fräsen.
Beide Methoden-Überkappe bzw.
Wechselspitzekommen je nach der Größe der Veränderungen zum Einsatz. Durch
diese Art ist nach wie vor die schnelle Erstellung der Grundleisten
gewährleistet.
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Die Zuordnung des individuellen Leistens zum
jeweiligen Patienten wird durch einen Chip gesichert. Das heißt im einzelenen:
Der Leisten, der zwar während
des Fräsvorganges
mit einer gravierten Kennziffer versehen wurde, wird nun mit einem
auslesbaren Chip versehen, welcher mit einem Lesegerät ausgelesen
und identifiziert werden kann. Der Rechner erkennt anhand der im
Chip gespeicherten Kennung im Netzwerk den dazugehörigen Patienten. Somit
stehen dem jeweiligen Mitarbeiter alle die für ihn notwendigen Patienten-
sowie Schuhherstellungsdaten zur Verfügung.
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Nun folgt das Anheften der Brandsohlen
auf dem Leisten. Diese Brandsohlen stehen schon in ihrer Endform
zur Verfügung,
da sie beim Abgleich der Leistenformen mit der Fertigsohle im PC
im Vorfeld entworfen wurden und am Schneidetisch geschnitten wurden.
Das gleiche gilt auch für
die unterschiedlichen Hinterkappen.
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Nun erfolgt maschinell der Zwickvorgang
für den
Vorderkappenbereich. Die verwendete Maschine ist so variabel, dass
unterschiedliche, seitliche, schräge Problemlösungen möglich sind. An der Spitzenzwickmaschine
sind Teflonbänder
befestigt. Diese seitlichen Zwickbänder können durch bestimmte technische
Vorgaben am Gerät
durch den Orthopädieschuhtechniker
entsprechend verändert
werden und zwar abhängig
von der individuellen Form, um eine adäquate Form des Vorfußes bzw.
des Schuhs zu erreichen. Da diese Bänder so flexibel sind, dass sie
nach Ende der Belastung die ursprüngliche Form wieder annehmen,
garantiert diese technische Einrichtung, dass Schuhe in gleicher
Form direkt hintereinander gearbeitet werden können sowie auch in unterschiedlicher
Vorfußform.
Diese Maschine ist in der Lage, 200 Paar Schuhe pro Tag zu bearbeiten. Ein
Nachteil, der sich aber gleichzeitig als großer Vorteil entpuppt, ist bei
dieser Zwickmaschine darin zu sehen, dass durch die Kräfte, die
die Zwickmaschine ausübt
und die per Hand nicht erreicht werden können, bei der gleichzeitigen
Zwickung sämtlicher
Bereiche der Vorderblattanteile die Fehler im Fell, aus dem die
Lederzuschnitte bestehen, zur Zerstörung des Felles führt bzw.
des Schaftes. Per Hand konnte man dies ausgleichen und entsprechend
berücksichtigen.
Dies bedeutet einerseits, dass selbstverständlich das Fell hierbei geschont
wird, andererseits aber dass per Hand minderwertiges Material verarbeitet werden
kann, was durch diese Zwickmaschine aber nicht möglich ist, so dass hier für die Qualitätsicherung
die Maschine mit Sicherheit höherwertiger
ist als die Zwickung per Hand.
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Der Fersenbereich wird in einer eigenen
Fersenzwickmaschine erstellt. Diese Zwickmaschine arbeitet nach
den gleichen Prinzi pien wie oben. In den Zwickvorgangsphasen sowohl
für den
vorderen als auch den hinteren Bereich wird zuvor das Futter insbesondere
für die
Ferse und die Fersenkappe oder orthopädisch notwendigen Hinterkappenarten
eingearbeitet, damit diese bei dem Zwickvorgang gleich miteingearbeitet
werden kann. Dies ist bei Notwendigkeit einer Stahlkappe nicht der
Fall. Für
die Vorderblattzwickung ist hierbei zunächst erforderlich, dass das
Futter gezwickt wird. Danach wird die Stahlkappe übergearbeitet
und darüber
dann das Vorderblatt gezwickt.
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Der Zwickvorgang wird über beide
Bereiche jeweils mittels Kontaktkleber durchgeführt. Das aufwendige Festtackern
sowie deren spätere
Entfernung entfällt
somit.
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Eventuell freie offene Bereiche des
Schaftes zwischen Spitzen und Fersenbereich können mit einer Seiteneinrollmaschine
befestigt werden.
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Beim Bodenbau werden die Fertigsohlen
auf den gezwickten Bereich aufgebracht bzw. verklebt. In dieser
Phase werden Besonderheiten im Sohlenbau berücksichtigt wie z.B. eine Stahlfeder,
die dafür
vorgesehen ist, dass der Boden eine gewisse Festigkeit im hinteren
Bereich erhält,
sowie auch andere orthopädietechnische
Vorgaben, die allerdings auch medizinischerseits vorgegeben werden.
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In einer Bodenpresse wird eine feste
Einheit zwischen der Sohle und dem Restaufbau des Schuhs gewährleistet.
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Zur Endmontage werden nun noch die
zugerichteten Bettungen in die fertigen Schuhe eingelegt.
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Verschiedene spezielle Bodenpressen
gewährleisten
durch ihren entweder sohlenseits- oder seitlich- oder auch kombiniert
wir kenden hohen Anpressdruck eine feste Verbindung zwischen Sohlen und
Restaufbau des Schuhs. Diese Arbeitsschritte gelten für orthopädische Maßschuhe
aller Art. (Arbeitsschuhe, Straßenschuhe,
Hausschuhe, Turnschuhe usw.).
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Zusammenfassend ist daher zu sagen,
dass durch den Scannvorgang des Fußes, die Einblendung des Fußröntgenbildes
der Rechner über
alle Daten verfügt,
die erforderlich sind, um die verschiedensten Bearbeitungsmaschinen
zu steuern und einen Schuh zu erzeugen, der in noch höherem Maße individuellen
Gegebenheiten Rechnung trägt
als ein Schuh, der im herkömmlichen
tradionellen Verfahren hergestellt worden ist.
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Bevor mit der eigentlichen Fertigung
begonnen wird, sind somit alle Merkmale und Eigenschaften des maßgenauen
Schuhs festgelegt.