EP4161451A1 - Stuetzstruktur - Google Patents

Stuetzstruktur

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Publication number
EP4161451A1
EP4161451A1 EP21732828.5A EP21732828A EP4161451A1 EP 4161451 A1 EP4161451 A1 EP 4161451A1 EP 21732828 A EP21732828 A EP 21732828A EP 4161451 A1 EP4161451 A1 EP 4161451A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
support structure
shell
fiber reinforced
reinforced plastic
prosthetic component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21732828.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Denis Hinz
Fabian Schubert
Jochen Schutzbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SGL Carbon SE
Original Assignee
SGL Carbon SE
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Filing date
Publication date
Application filed by SGL Carbon SE filed Critical SGL Carbon SE
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a support structure, a prosthesis component containing this support structure, a method for producing this prosthesis component and the use of the support structure.
  • a prosthesis In medicine, the artificial replacement of limbs or body parts is referred to as a prosthesis.
  • the aim is for the prostheses to function as closely as possible to the organ or part of the body.
  • Well-known prosthesis variants are exoprostheses (outside the body) and endoprostheses (completely enclosed by body tissue).
  • Exoprostheses are, for example, leg, foot, arm or hand prostheses.
  • a leg prosthesis for example, mainly has three components, namely a shaft via which the prosthesis is connected to a remaining extremity stump, an adapter piece and a foot part.
  • orthotics are also known; these are used to stabilize, relieve, immobilize, guide or correct limbs or the trunk. Further developments of the orthotics are so-called exoskeletons, which are robots or machines that can be worn on the body and that support or reinforce the movement of the wearer.
  • the manufacture of trusses as a support structure is generally a known method in the art to stabilize structures.
  • support structures are used to stabilize and reposition fractures or to build bones.
  • the support structures can consist of titanium plastic or steel as well as absorbable materials.
  • the disadvantage here is that, although individual reinforcement is technically possible, it is associated with high costs and complex process steps.
  • the object of the present invention is therefore to provide a support structure which, when used in a prosthesis, for example, offers targeted reinforcement, thereby saving material and making the prosthesis more comfortable to wear is increased by the targeted reinforcement, as well as a targeted rigidity and strength can be achieved.
  • a support structure which comprises at least one composite material, the support structure being designed as a shell-shaped body, 3D structure or free-form surface, preferably as a shell-shaped body.
  • the support structure described is not a full-surface structure, but a support structure that is only present in a targeted manner at the required locations and is therefore only over part of the surface.
  • a fiber-reinforced plastic is seen as a composite material, the fibers being selected from the group consisting of carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, metal fibers, ceramic fibers, basalt fibers or natural fibers, preferably carbon fibers.
  • Natural fibers are flax, jute, sisal and hemp fibers.
  • the fibers can be used as short, long, continuous fibers or mixtures thereof, preferably continuous fibers. Fibers with a length of 0.1mm - 1mm are referred to as short fibers, 1mm - 50mm as long fibers and with more than 50mm as continuous fibers.
  • thermosets such as epoxy resins, thermoplastics such as polyamides and elastomers such as acrylonitrile-butadiene rubber or mixtures thereof, preferably thermosets, are used as the matrix.
  • Thermoplastics are plastics that can be deformed in a certain temperature range, the process being reversible as long as the thermoplastic does not decompose due to thermal overheating.
  • the support structure comprises a carbon fiber reinforced plastic, the carbon fibers being present as continuous fibers and the matrix as a duromer.
  • This reinforcement material offers the advantage of low weight, very high weight-specific rigidity and tensile strength, as well as low thermal expansion, which can be ideally adapted to the load-specific configuration of the fiber direction and therefore impresses with excellent, adjustable mechanical properties for the application mentioned.
  • a 3-D structure is understood to mean any three-dimensional structure.
  • a shell-shaped body is a 3D structure, which is designed to be open on one side and has at least one curved surface, so that a halved hollow sphere is formed. Freeform surfaces are three-dimensional, curved surfaces. Curved surfaces are surfaces that deviate from the straight surface by any number of degrees in parts of the surface.
  • the composite material is selected from the group consisting of carbon fiber reinforced plastic, glass fiber reinforced plastic, aramid fiber reinforced plastic, metal fiber reinforced plastic, ceramic fiber reinforced plastic, basalt fiber reinforced plastic, natural fiber reinforced plastic or mixtures of these, preferably carbon fiber reinforced plastic.
  • the composite material made of carbon fiber reinforced plastic has the highest weight-specific rigidity.
  • a prosthesis component is understood to mean one or more components that are used in prostheses of any kind.
  • the support structure enables targeted reinforcement in the areas where it is needed. This increases the wearing comfort of the prosthesis for the wearer.
  • a prosthesis component comprising a cover and the support structure, the support structure being attached to the inside and / or outside of the cover, before given to the outside.
  • the shell is understood to mean a shell-shaped body, a 3D structure or free-form surface, preferably a shell-shaped body, the shape of the shell being dependent on the shape of the support structure.
  • the sheath is a shell-shaped body, the sheath surrounding the amputation stump.
  • the shell is made of plastic, ceramic, metal or mixtures of these, preferably plastic.
  • Plastic has the advantage that the shell is particularly flexible, which increases the wearing comfort of the prosthesis for the wearer. Furthermore, the use of a plastic allows the comparatively simple, quick and inexpensive application of a corresponding manufacturing process.
  • the support structure advantageously has at least two formations.
  • molded areas are understood to mean subregions that are separated by regions that do not have a support structure.
  • the formations have the advantage that, not through a full-surface support structure, but a support structure attached in certain areas, only those points are supported that require support, which saves material costs and, in the case of a support structure, is used in prostheses, there is an improvement in the wearing comfort for the wearer, since this increases the flexibility of the prosthesis.
  • the formations of the support structure are connected to one another at one point as a function of the force introduction. This makes it possible that the support structure does not have to be designed over the entire surface, but rather has support only at the required points.
  • the shell and the support structure are non-positively and / or positively and / or cohesively connected to one another at this point, preferably non-positively and / or cohesively. Because with a material connection, the forces are transferred over the entire surface and the non-positive connection can be released again and an influence on the connection strength is possible.
  • a fastening means from the group of screws or rivets for force-fitting connections and / or from the group of the Adhesives for integral connections and / or clamps for positive connections selected, preferably screws and / or adhesives.
  • Adhesives are adhesive films with a thickness of 0 to 250 gm, adhesive sheets with a thickness of> 250 gm to 1 mm or adhesive layers with a thickness of> 1 mm to 5 mm and adhesive pastes.
  • Adhesive films, adhesive sheets and adhesive layers are two-dimensional, flat structures with a homogeneous thickness distribution.
  • Adhesive pastes can be used, for example, to compensate for inaccuracies in the manufacture of the shell and support structure.
  • Fastening means are understood to mean both additional elements such as screws, rivets, adhesives, adhesive films, adhesive layers, adhesive sheets or adhesive layers, but also in direct fastenings such as by clamping, which is made possible by undercuts. Undercuts are understood to mean that the support structure propagates or surrounds around and over convex bulges on the shell.
  • Another object of the invention is a method of a prosthetic component, comprising the following steps a) shaping the shell by additive manufacturing, injection molding or casting, b) pretreating the surface of the shell, c) on the shell pretreated in step b), forming the support structure, with at least two layers of at least one composite material section each being applied, d) curing or consolidation of the support structure according to step c) at temperatures in a range from 80 to 150 ° C and a pressure of 1 to 10 bar for 3 to 240 min, e) Separation of shell and support structure, f) reworking the support structure, g) bringing the shell and support structure together, h) non-positive and / or form-fitting and / or material-locking connection of the shell and support structure by means of a fastening means.
  • the shaping of the shell in step a) can be done by various shaping processes, such as additive manufacturing, injection molding or casting.
  • surface treatment of the shell is understood to mean that the shell is prepared in such a way that the support structure applied in step c) and cured in step d) can be separated from the shell in step e).
  • Separating agents, waxes, foils or separating layers can be used to pretreat the surface. Release agents are therefore low-viscosity, paste-like substances or substances that can be applied as a spray, for example semi-permanent polymer resins, silicones or fluorine-chlorine-hydrocarbons, which can be applied by wiping, spraying or dipping and form a thin film that serves as an adhesion barrier.
  • waxes which are dispersed in solvents can also be used.
  • step c) the support structure is formed on the surface-pretreated casing.
  • at least two layers of at least one piece of composite material are applied.
  • Under a composite material part is in the context of the inven tion a not yet cured or not yet consolidated composite material, which in the simplest case represents the overall shape of the support structure and in this simplest case two layers of it are applied one on top of the other.
  • Documents is understood to mean a layer of a composite material made up of one or more composite material parts lying next to one another.
  • the support structure can, however, also be assembled from many individual composite material parts in at least two superimposed layers.
  • the not yet hardened or not fully consolidated composite material is selected from the group of carbon fiber reinforced plastic, glass fiber reinforced plastic, aramid fiber reinforced plastic, metal fiber reinforced plastic, ceramic fiber reinforced plastic, basalt fiber reinforced plastic, natural fiber reinforced plastic or mixtures of these, preferably carbon fiber reinforced plastic.
  • Step c) can also be carried out by an automated process, for this purpose it is first calculated where the individual composite material parts are to be applied and applied accordingly with the aid of fiber placement processes.
  • step d) the support structure is cured at temperatures in a range from 80 to 150 ° C. and a pressure of 1–10 bar for 3 to 240 minutes, thereby giving the support structure its final shape and maintaining its strength.
  • the support structure is reworked in step f). This includes filing, milling, grinding and deburring.
  • the support structure can also optionally be lacquered or sealed with, for example, a lacquer. This has optical reasons.
  • the optional painting can also only be carried out on the prosthesis component.
  • the casing in step a) is made of plastic, ceramic or metal, preferably plastic.
  • Plastic has the advantage that the shell is very flexible and soft, which increases the wearing comfort of the prosthesis or orthosis for the wearer, for example in the case of prostheses or orthoses. Furthermore, the use of a plastic allows the comparatively simple, quick and inexpensive manufacture.
  • the casing in step a) is formed from plastic selected from the group consisting of thermoplastics, elastomers or duromers, preferably thermoplastics. Thermoplastics have the advantage that they can be printed using 3D printing.
  • step a) when shaping the shell and in step c) when forming the support structure the calculated thermal distortion during curing of the prosthesis component made of shell and support structure is taken into account, so that steps b) and e) -g) are omitted .
  • the calculation of the thermal distortion can be calculated using various methods such as FEM models / simulation (Finite Element Method), hand calculations, behavior models, ROM (Reduced Order Model) and thus already included in the manufacture of the shell in such a way that this has a shape deviating from the measured model and the desired geometry of the end component is achieved by means of the calculated distortion.
  • the calculation of the thermal distortion also facilitates the manufacturing process for the entire component, as there is no need for costly post-processing.
  • no fastening means are required for the shell and the support structure, since the joint curing already creates a material connection between the shell and the support structure.
  • step a) the sleeve is adapted on the inside according to the determined individual shape of the amputation swab and the outer contour corresponds to a standard shape and the support structure in step c) is formed on a separate tool, with at least two layers each at least one composite fiber material piece can be applied, so that steps b and e) are omitted.
  • a fastening means from the group of screws or rivets for force-locking connections and / or from the group of adhesives for material-locking connections and / or clamps for form-locking connections selected, preferably screws and / or adhesives.
  • the support structure is generally used in equipment for medical technology, rehabilitation aids, sports and veterinary medicine, as well as aids for static-dynamic loads, for patient recovery technology in the emergency area and patient transport.
  • the support structure is used to reinforce prostheses, orthotics, exoskeletons, mobility aids, surgical equipment, helmets and neck supports.
  • the support structure comprises the composite materials described above.
  • FIG. 1a shows a cover (1) and a support structure (3) in a perspective illustration.
  • FIG. 1b shows a prosthesis component comprising a cover (1) and a support structure (3) in a perspective illustration.
  • FIG. 2 shows the cross section of a prosthesis component comprising a shell (1) with standardized support structures (3), (3 ') and (3 ").
  • Figure 3 shows a shell (1) and shell (1 ') in a perspective view.
  • Figure 1a shows a shell (1) and a support structure (3) with formations (7).
  • FIG. 1 b shows a prosthesis component comprising a shell (1) and a support structure (3) with formations (7).
  • Figure 2 shows a prosthesis component comprising a shell (1) with standardized support structures (3), (3 ') and (3 "). Which of the standardized support structures (3), (3') and (3") is used for the prosthesis component depends on the size of the sleeve (1), which is adapted to the amputation stump. In this case it is the standardized support structure (3).
  • the standardized support structures (3 ') and (3 ") are shown in this case only for clarification.
  • the standardized support structure (3) is selected because the smallest thickening (8) compared to standardized support structures (3') and (3 ") necessary is.
  • FIG 3 shows a shell (1) and a shell (T) in a perspective view.
  • the shell (1) represents the final shell.
  • the shell (T) contains an example of the thermal distortion calculated for the shell (1), so that after the hardening of the support structure (not shown) with the shell (T), the shell (1) is obtained.
  • a prosthesis component can be produced as described below.
  • the patient's amputation stump was scanned and digitally processed, and the geometry of the sleeve (1) to be printed for the prosthesis component and the shape and thickness of the required support structure were generated using suitable software.
  • a personalized cover (1) made of plastic (polyamide 12) was produced using a 3D printing process.
  • This shell (1) also served as a tool for the production of the support structure (3) in the further process.
  • the cover (1) was covered with a 0.1 mm thick PVA (polyvinyl alcohol) film (separating layer) (2) without creases.
  • the support structure (3) was laid in layers at the calculated points by an alternating arrangement of four composite material pieces (4) (uncured composite material based on duromer epoxy resin with continuous carbon fibers of length 55 mm) in 0/90 ° and + 45 / -45 ° orientation placed.
  • composite pieces were cured to form the support structure.
  • the shell (1) with applied separating layer (2) and composite material parts (4) deposited to form the support structure were cured in an autoclave process with a heating ramp of 2K / min at 110 ° C under a pressure of 6 bar over a holding period of two hours tet.
  • the resulting support structure (3a) was then separated from the shell (1) using the separating layer (2).
  • the edge contour and the surface of the support structure (3a) were machined using a milling process, so that the support structure (3b) arose from it.
  • a thixotropic 2-component PUR adhesive (5) was applied to the support structure (3) as a fastening means, the support structure (3) was connected to the shell (1) and cured under mechanical pressure for 24 hours, so that a firmly bonded prosthesis component he was holding.
  • Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
  • the patient's amputation stump was scanned and digitally processed, and software was used to determine the geometry of the required sheath (1) as an individual prosthesis component and the shape and thickness of a required support structure (3).
  • the expected thermal distortion was determined using an FEM model and incorporated into the design of the shell and support structure so that the components were manufactured in a way that deviates from the shape determined by the scan and the warpage was used to bring the combination of support structure and shell into the final desired shape.
  • the model of the shell (1 ') determined in this way was produced from plastic (polyamide 12) by means of a 3D printing process.
  • an automated placement process was used to create the support structure in layers at the calculated points by alternately arranging four composite material pieces (4) (uncured composite material based on duromer epoxy resin with endless carbon fibers 55 mm in length) at 0/90 ° and + 45 / -45 ° orientation placed on the cover (1 ').
  • composite material sections were cured to form the support structure (3).
  • the casing (1 ') with the blanks (4) placed on the support structure were cured in an autoclave process with a heating ramp of 2K / min at 110 ° C. under a pressure of 6 bar over a holding period of two hours.
  • the material Due to the direct contact of the two materials from the shell (1 ') and the blanks (4) placed on the support structure, the material is simultaneously warped to the desired final geometry and the adhesion between the support structure and the shell due to the adhesive properties and the penetration of the resin into the shell material during curing .
  • the prosthesis component was painted with a varnish. An individually fitted and cohesively connected prosthesis component was thus produced from the shell (1) and the support structure (3).
  • Embodiment 3 is a diagrammatic representation of Embodiment 3
  • the patient's amputation stump was scanned and digitally processed, where appropriate software was used to generate the geometry of a sleeve (1) to be printed for the prosthesis component as well as the shape and thickness of a required support structure (3).
  • This shell (1) had an inner contour that was a perfect fit for the scanned amputation stump and was adapted by a thickening (8) on the outside so that this outside corresponds to a previously defined standard shape.
  • a shell (1) was produced from plastic (polyamide 12) using a 3D printing process.
  • plastic polyamide 12
  • Several models of the mentioned standard shape of the outer contour were defined independently of the mentioned scan. From this standard form there is a tool (6) on which the support structure (3) required for the shell (1) was manufactured.
  • the tool (6) was previously by means of a Release agent (semi-permanent polymer resin) prepared to ensure that the support structure (3) is later detached from the tool (6).
  • the support structure was specifically designed in layers by an alternating arrangement of four composite material pieces (4) (non-hardened composite material based on duromer epoxy resin with endless carbon fibers of length 55 mm) in 0/90 ° and + 45 / - by means of an automated manufacturing process. 45 ° orientation placed on the prepared tool.
  • composite material pieces were cured to form the support structure (3).
  • the tool (6) with composite material parts (4) placed on the support structure was cured in an autoclave process with a heating ramp of 2K / min at 110 ° C.
  • the resulting support structure (3a) was then separated from the tool (6) provided with a separating agent. Then, based on the data from the digital model, the edge contour and the surface of the support structure (3a) were machined using a milling process, so that the final support structure (3) was created.
  • a thixotropic 2-component PUR adhesive (5) was applied to the support structure (3) as a fastening means, the support structure (3) was connected to the shell (1) and cured under mechanical pressure for 24 hours, so that a prosthesis component was obtained.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stützstruktur, ein Prothesenbauteil, ein Verfahren zur Herstellung eines Prothesenbauteils sowie die Verwendung der Stützstruktur.

Description

STUETZSTRUKTUR
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stützstruktur, ein Prothesenbauteil enthaltend diese Stützstruktur, ein Verfahren zur Herstellung dieses Prothesenbauteils sowie die Verwendung der Stützstruktur.
Als Prothese wird in der Medizin der künstliche Ersatz von Gliedmaßen beziehungs weise Körperteilen bezeichnet. Ziel ist es, dass die Prothesen dabei dem Organ oder Körperteil in der Funktion möglichst ähnlich sind. Allgemein bekannte Prothesenvarian ten sind Exoprothesen (außerhalb des Körpers) und Endoprothesen (vollständig vom Körpergewebe umschlossen). Exoprothesen sind beispielsweise Bein-, Fuß-, Arm- oder auch Handprothesen. Eine Beinprothese beispielsweise weist hauptsächlich drei Be standteile auf, nämlich einen Schaft, über den die Prothese mit einem verbliebenen Extremitätenstumpf verbunden ist, ein Adapterstück und ein Fußteil. Neben den Pro thesen sind auch so genannte Orthesen bekannt, diese dienen zur Stabilisierung, Ent lastung, Ruhigstellung, Führung oder Korrektur von Gliedmaßen oder des Rumpfes. Weiterentwicklungen der Orthesen sind sogenannte Exoskelette, dabei handelt es sich um am Körper tragbare Roboter oder Maschinen, die die Bewegung des Trägers unter stützen oder verstärken.
Das Herstellen von Fachwerken als Stützstruktur ist in der Technik allgemein eine be kannte Methode, um Strukturen zu stabilisieren. In der Medizintechnik für die Human- und Veterinärmedizin, werden Stützstrukturen zur Stabilisierung und Reponierung von Frakturen oder beim Knochenaufbau eingesetzt. Die Stützstrukturen können aus Titan Kunststoff oder Stahl sowie resorbierbaren Materialien bestehen. Nachteilig ist aber da bei, dass eine individuelle Verstärkung zwar technisch möglich ist, jedoch mit hohen Kosten und aufwendigen Prozessschritten verbunden sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Stützstruktur bereitzustellen, welche beispielsweise bei Anwendung in einer Prothese eine gezielte Verstärkung bie tet, wodurch Material eingespart wird und der Tragekomfort des Trägers der Prothese durch die gezielte Verstärkung erhöht wird, als auch eine gezielte Steifigkeit und Festig keit erreicht werden.
Erfindungsgemäß ist eine Stützstruktur vorgesehen, die mindestens einen Verbund werkstoff umfasst, wobei die Stützstruktur als schalenförmiger Körper, 3D-Struktur oder Freiformfläche, bevorzugt als schalenförmiger Körper ausgebildet ist.
Die beschriebene Stützstruktur ist keine Vollflächenstruktur, sondern eine Stützstruktur, die nur gezielt an den benötigten Stellen vorliegt und somit nur teilflächig ist.
Im Rahmen der Erfindung wird als Verbundwerkstoff ein faserverstärkter Kunststoff an gesehen, wobei die Fasern aus der Gruppe Carbonfasern, Glasfasern, Aramidfasern, Metallfasern, Keramikfasern, Basaltfasern oder Naturfasern, bevorzugt Carbonfasern ausgewählt werden. Unter Naturfasern werden Flachs-, Jute-, Sisal- und Hanffasern verstanden. Die Fasern können als Kurz-, Lang-, Endlosfasern oder Mischungen davon, bevorzugt Endlosfasern, verwendet werden. Dabei werden Fasern mit einer Länge von 0,1mm - 1mm als Kurzfasern, 1mm - 50mm als Langfasern und mit mehr als 50mm als Endlosfasern bezeichnet. Für den faserverstärkten Kunststoff werden als Matrix Duro- mere wie beispielsweise Epoxidharze, Thermoplaste wie beispielsweise Polyamide und Elastomere wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Kautschuk oder Mischungen davon verwendet, bevorzugt Duromere. Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem be stimmten Temperaturbereich verformen lassen, wobei der Vorgang reversibel ist, so lange nicht durch thermische Überhitzung die Zersetzung des Thermoplastes auftritt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Stützstruktur einen carbonfaser verstärkten Kunststoff, wobei die Carbonfasern als Endlosfasern vorliegen und die Matrix als Duromer. Dieses Verstärkungsmaterial bietet den Vorteil eines geringen Gewichts, einer sehr hohen gewichtsspezifischen Steifigkeit und Zugfestigkeit, sowie geringen thermischen Ausdehnung, welche sich durch individuelle Auslegung der Fa serrichtung lastspezifisch ideal anpassen lassen und besticht daher mit hervorragen den, einstellbaren mechanischen Eigenschaften für die genannte Anwendung. Unter einer 3D-Struktur werden jegliche dreidimensionalen Gebilde verstanden. Ein schalenförmiger Körper ist eine 3D-Struktur, wobei diese einseitig offen ausgebildet ist und mindestens eine gekrümmte Fläche aufweist, so dass eine halbierte Hohlkugel aus gebildet wird. Unter Freiformflächen werden dreidimensionale, gekrümmte Flächen ver standen. Gekrümmte Flächen sind Flächen, die in Teilbereichen der Fläche um eine be liebige Gradzahl von der geraden Fläche abweichen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Verbundwerkstoff aus der Gruppe carbonfaserverstärkter Kunststoff, glasfaserverstärkter Kunststoff, aramidfaser verstärkter Kunststoff, metallfaserverstärkter Kunststoff, keramikfaserverstärkter Kunst stoff, basaltfaserverstärkter Kunststoff, naturfaserverstärkter Kunststoff oder Mischun gen dieser, bevorzugt carbonfaserverstärkter Kunststoff, ausgewählt wird. Der Verbund werkstoff aus carbonfaserverstärktem Kunststoff weist die höchste gewichtsspezifische Steifigkeit auf.
Unter einem Prothesenbauteil werden eine oder mehrere Komponenten verstanden, die in Prothesen jeglicher Art verwendet werden. Die Stützstruktur ermöglicht eine gezielte Verstärkung in den Bereichen, in denen sie benötigt wird. Dadurch erhöht sich der Tragekomfort der Prothese für den Träger.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Prothesenbauteil umfassend eine Hülle und die Stützstruktur, wobei die Stützstruktur innen und/oder außen an der Hülle, bevor zugt außen befestigt ist. Im Rahmen der Erfindung wird unter der Hülle ein schalenför miger Körper, eine 3D-Struktur oder Freiformfläche, bevorzugt ein schalenförmiger Kör per verstanden, wobei die Form der Hülle abhängig von der Form der Stützstruktur ist. Bei einem Prothesenbauteil für eine Beinprothese ist die Hülle ein schalenförmiger Kör per, wobei die Hülle den Amputationsstumpf umgibt. Die verschiedenen Stützstrukturen ermöglichen eine gezielte Verstärkung, angepasst auf das jeweilige Prothesenbauteil und den Träger der Prothese, so dass der Tragekomfort erhöht wird und eine langlebigere Prothese erhalten wird. Gemäß der Erfindung ist die Hülle aus Kunststoff, Keramik, Metall oder Mischungen dieser, bevorzugt Kunststoff gebildet. Kunststoff weist den Vorteil auf, dass die Hülle besonders flexibel ist, was den Tragekomfort der Prothese für den Träger erhöht. Weiterhin erlaubt die Verwendung eines Kunststoffes das vergleichsweise einfache, schnelle und kostengünstige Anwenden eines entsprechenden Fertigungsverfahrens.
Vorteilhafterweise weist die Stützstruktur mindestens zwei Ausformungen auf. Unter Ausformungen werden im Rahmen dieser Erfindung Teilbereiche verstanden, die durch Bereiche, die keine Stützstruktur aufweisen, getrennt sind. Die Ausformungen weisen den Vorteil auf, dass nicht durch eine Vollflächen-Stützstruktur, sondern eine bereichs weise angebrachte Stützstruktur, nur die Stellen gestützt werden, die eine Stützung be nötigen, wodurch Materialkosten eingespart werden und im Falle einer Stützstruktur, die Anwendung in Prothesen findet, eine Verbesserung des Tragekomforts für den Träger vorliegt, da so die Flexibilität der Prothese erhöht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Ausformungen der Stütz struktur in Abhängigkeit der Krafteinleitungen in einem Punkt miteinander verbunden. Dies ermöglicht, dass die Stützstruktur nicht vollflächig ausgebildet sein muss, sondern Stützung nur an den benötigten Stellen aufweist.
Erfindungsgemäß sind die Hülle und die Stützstruktur in diesem Punkt kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden, bevorzugt kraft und/oder stoff schlüssig. Denn bei einer stoffschlüssigen Verbindung werden die Kräfte vollflächig übertragen und die kraftschlüssige Verbindung kann wieder gelöst werden und ein Ein fluss auf die Verbindungsfestigkeit ist möglich.
Vorteilhafterweise ist bei einer kraft- und/oder formschlüssigen und/oder stoffschlüs sigen Verbindung von Hülle und Stützstruktur ein Befestigungsmittel aus der Gruppe Schrauben oder Nieten für kraftschlüssige Verbindungen und/oder aus der Gruppe der Klebstoffe für stoffschlüssige Verbindungen und/oder Klemmen für formschlüssige Ver bindungen ausgewählt, bevorzugt Schrauben und/oder Klebstoffe.
Unter Klebstoffen werden Adhäsivfilme mit einer Dicke von 0 bis 250 gm, Adhäsivfolien mit einer Dicke von >250 gm bis 1 mm oder Adhäsivlagen mit einer Dicke von >1 mm bis 5 mm und Adhäsivpasten verstanden. Bei Adhäsivfilmen, Adhäsivfolien und Adhäsivlagen handelt es sich um zweidimensionale, flächige Gebilde mit einer homo genen Dickenverteilung. Mit Adhäsivpasten können beispielsweise Ungenauigkeiten bei der Herstellung von Hülle und Stützstruktur ausgeglichen werden. Unter Befestigungs mittel werden sowohl zusätzlich Elemente wie Schrauben, Nieten, Klebstoffe, Adhäsiv filme, Adhäsivschichten, Adhäsivfolien oder Adhäsivlagen verstanden, aber auch in direkte Befestigungen wie durch Klemmen, was durch Hinterschneidungen ermöglicht wird. Unter Hinterschneidungen wird verstanden, dass sich die Stützstruktur um und über konvexe Auswölbungen an der Hülle fortpflanzen bzw. umgeben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren eines Prothesenbauteils, umfassend die folgenden Schritte a) Formen der Hülle durch additive Fertigung, Spritzguss oder Gießen, b) Vorbehandeln der Oberfläche der Hülle, c) Auf der in Schritt b) oberflächenvorbehandelten Hülle, Bilden der Stütz struktur, wobei mindestens zwei Lagen aus jeweils mindestens einem Ver bundwerkstoffteilstück aufgebracht werden, d) Aushärten bzw. Konsolidieren der Stützstruktur gemäß Schritt c) bei Tem peraturen in einem Bereich von 80 bis 150°C und einem Druck von 1 bis 10 bar für 3 bis 240 min, e) Trennen von Hülle und Stützstruktur, f) Nachbearbeiten der Stützstruktur, g) Zusammenführen von Hülle und Stützstruktur, h) Kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssiges Verbinden von Hülle und Stützstruktur mittels eines Befestigungsmittel.
Das Formen der Hülle in Schritt a) kann durch verschiedene Formgebungsverfahren, wie additive Fertigung, Spritzguss oder Gießen erfolgen. Unter Oberflächenbehandlung der Hülle wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass die Hülle derart vorbereitet wird, so dass die in Schritt c) aufgebrachte und in Schritt d) ausgehärtete Stützstruktur in Schritt e) von der Hülle getrennt werden kann. Zum Vorbehandeln der Oberfläche können Trennmittel, Wachse, Folien oder auch Trennschichten verwendet werden. Trennmittel sind daher niederviskose, pastöse oder als Spray auftragbare Substanzen, beispielsweise semi-permanente Polymerharze, Silikone oder Fluor-Chlor-Kohlen- wasserstoffe, welche mittels Wischens, Sprühens, oder Tauchens aufgetragen werden können und einen dünnen Film bilden, welcher als Haftungsbarriere dient. Alternativ können auch Wachse verwendet werden, welche in Lösungsmitteln dispergiert sind. Daneben ist es auch möglich, die Oberfläche mittels Folien oder dünnen Trennschich ten zu versehen, beispielsweise Silikon oder PTFE (Polytetrafluorethylen) Folien, wel che im weiteren Schritt weder mit der Hülle noch mit der Verstärkungsstruktur eine che misch-physikalische Verbindung ausbilden und daher zu einem beliebigen Zeitpunkt wieder abgezogen werden können.
In Schritt c) wird auf der oberflächenvorbehandelten Hülle die Stützstruktur gebildet. Da für werden mindestens zwei Lagen aus jeweils mindestens einem Verbundwerkstoffteil stück aufgebracht. Unter einem Verbundwerkstoffteilstück wird im Rahmen der Erfin dung ein noch nicht ausgehärteter bzw. noch nicht konsolidierter Verbundwerkstoff ver standen, der im einfachsten Fall die Gesamtform der Stützstruktur darstellt und in die sem einfachsten Fall zwei Lagen davon übereinander aufgebracht werden. Unter Lagen wird eine Schicht eines Verbundwerkstoffes aus einem oder mehreren nebeneinander liegenden Verbundwerkstoffteilstücken verstanden. Die Stützstruktur kann aber auch aus vielen einzelnen Verbundwerkstoffteilstücken in mindestens zwei übereinander liegenden Lagen zusammengesetzt werden. Der noch nicht ausgehärtete bzw. nicht vollständig konsolidierte Verbundwerkstoff wird aus der Gruppe carbonfaserverstärkter Kunststoff, glasfaserverstärkter Kunststoff, aramidfaserverstärkter Kunststoff, metall faserverstärkter Kunststoff, keramikfaserverstärkter Kunststoff, basaltfaserverstärkter Kunststoff, naturfaserverstärkter Kunststoff oder Mischungen dieser, bevorzugt carbon faserverstärkter Kunststoff, ausgewählt.
Der Schritt c) kann auch durch ein automatisiertes Verfahren durchgeführt werden, dazu wird zunächst berechnet wo die einzelnen Verbundwerkstoffteilstücke aufgebracht werden sollen und mit Hilfe von Fiber-Placement-Verfahren entsprechend aufgebracht.
In Schritt d) erfolgt das Aushärten der Stützstruktur bei Temperaturen in einem Bereich von 80 bis 150°C und einem Druck von 1 - 10 bar für 3 bis 240 min. Dadurch nimmt die Stützstruktur die endgültige Form an und erhält ihre Festigkeit.
In Schritt f) erfolgt das Nachbearbeiten der Stützstruktur. Hierunter wird feilen, fräsen, schleifen, entgraten verstanden. Darüber hinaus kann auch optional noch ein Lackieren oder versiegeln der Stützstruktur mit beispielsweise einem Lack erfolgen. Dies hat optische Gründe. Das optionale Lackieren kann auch erst am Prothesenbauteil durch geführt werden.
Vorteilhafterweise wird die Hülle in Schritt a) aus Kunststoff, Keramik oder Metall, be vorzugt Kunststoff gebildet wird. Kunststoff hat den Vorteil, dass die Hülle sehr flexibel und weich ist, was beispielsweise bei Prothesen oder Orthesen den Tragekomfort der Prothese oder Orthese für den Träger erhöht. Weiterhin erlaubt die Verwendung eines Kunststoffes das vergleichsweise einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Hülle in Schritt a) aus Kunststoff, ausgewählt aus der Gruppe Thermoplaste, Elastomere oder Duromere, bevorzugt Thermoplaste, gebildet. Thermoplaste bieten den Vorteil, dass sie mittels 3D- Druck druckbar sind.
Gemäß einem weiteren alternativen Verfahren wird in Schritt a) beim Formen der Hülle und in Schritt c) beim Bilden der Stützstruktur der berechnete thermische Verzug beim Aushärten des Prothesenbauteils aus Hülle und Stützstruktur berücksichtigt, so dass die Schritte b) und e) - g) entfallen. Die Berechnung des thermischen Verzuges kann durch verschiedene Verfahren wie beispielsweise mittels FEM-Modelle/Simulation (Finite-Elemente Methode), Handrechnungen, Verhaltensmodelle, ROM (Reduced Order Model) berechnet und somit bereits in der Herstellung der Hülle derart mitein- bezogen werden, dass diese eine vom gemessenen Modell abweichende Form auf weist und mittels des berechneten Verzugs die gewünschte Geometrie des Endbauteils erreicht wird. Die Berechnung des thermischen Verzuges erleichtert weiterhin den Her stellungsprozess des gesamten Bauteils, da aufwendige Nachbearbeitung entfällt. Zudem werden keinerlei Befestigungsmittel für die Hülle und Stützstruktur benötigt, da durch das gemeinsame Aushärten bereits eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Hülle und Stützstruktur geschaffen wird.
Gemäß einem weiteren alternativen Verfahren werden in Schritt a) die Hülle an der In nenseite gemäß der ermittelten individuellen Form des Amputationsstupfes angepasst und die Außenkontur entspricht einer Standardform und die Stützstruktur in Schritt c) wird auf einem separaten Werkzeug gebildet, wobei mindestens zwei Lagen aus jeweils mindestens einem Verbundfaserwerkstoffteilstück aufgebracht werden, so dass der Schritte b und e) entfallen. Durch Verwendung von standardisierten Außenkontouren ist es möglich, Stützstrukturen auf Vorrat zu produzieren, wodurch die Wirtschaftlichkeit er höht wird und durch die Anpassung der Innenseite der Hülle an den Amputationsstumpf trotzdem die individuelle Anpassung erhalten bleibt. Vorteilhafterweise wird bei einer kraft- und/oder formschlüssigen und/oder stoffschlüs sigen Verbindung von Hülle und Stützstruktur ein Befestigungsmittel aus der Gruppe Schrauben oder Nieten für kraftschlüssige Verbindungen und/oder aus der Gruppe der Klebstoffe für stoffschlüssige Verbindungen und/oder Klemmen für formschlüssige Ver bindungen ausgewählt, bevorzugt Schrauben und/oder Klebstoffe.
Die Stützstruktur findet allgemein Verwendung in Ausrüstungen für die Medizintechnik, Rehabilitationshilfsmittel, Sport- und Veterinärmedizin, als auch für Hilfsmittel für sta tisch-dynamische Belastungen, für Patienten-Bergetechnik im Notfallbereich und dem Patiententransport. Insbesondere findet die Stützstruktur Verwendung zur Verstärkung von Prothesen, Orthesen, Exoskeletten, Mobilitätshilfen, Operationsequipment, Helmen und Nackenstützen. Bei all diesen Verwendungen umfasst die Stützstruktur die oben beschriebenen Verbundwerkstoffe.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Aus führungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Figur 1a zeigt eine Hülle (1) und eine Stützstruktur (3) in perspektivischer Darstellung Figur 1b zeigt ein Prothesenbauteil umfassen eine Hülle (1) und eine Stützstruktur (3) in perspektivischer Darstellung.
Figur 2 zeigt den Querschnitteines Prothesenbauteils umfassend eine Hülle (1) mit standardisierten Stützstrukturen (3), (3') und (3").
Figur 3 zeigt eine Hülle (1) und Hülle (1') in perspektivischer Darstellung.
Figur 1a zeigt eine Hülle (1) und eine Stützstruktur (3) mit Ausformungen (7).
Figur 1 b zeigt ein Prothesenbauteil umfassend eine Hülle (1) und eine Stützstruktur (3) mit Ausformungen (7). Figur 2 zeigt ein Prothesenbauteil umfassend einer Hülle (1) mit standardisierten Stütz strukturen (3), (3') und (3"). Welche der standardisierten Stützstrukturen (3), (3') und (3") für das Prothesenbauteil verwendet wird, hängt von der Größe der Hülle (1), die an den Amputationsstumpf angepasst ist, ab. In diesem Falle ist es die standardisierte Stützstruktur (3). Die standardisierten Stützstrukturen (3') und (3") sind in diesem Fall nur zu Verdeutlichung dargestellt. Es wird die standardisierte Stützstruktur (3) gewählt, da die geringste Aufdickung (8) im Vergleich zu standardisierten Stützstrukturen (3') und (3") notwendig ist.
Figur 3 zeigt eine Hülle (1) und eine Hülle (T) in perspektivischer Darstellung. Die Hülle (1 ) stellt die finale Hülle dar. Die Hülle (T) beinhaltet beispielhaft den für die Hülle (1 ) einberechneten thermischen Verzug, so dass nach dem Aushärten der nicht dargestell ten Stützstruktur mit der Hülle (T) die Hülle (1) erhalten wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläu tert, wobei die Ausführungsbeispiele keine Einschränkung der Erfindung darstellen.
Die Herstellung eines Prothesenbauteils kann wie unten beschrieben erfolgen.
Ausführungsbeispiel 1
Es wurde der Amputationsstumpf des Patienten gescannt und digital aufgearbeitet, wo bei über eine passende Software die Geometrie der zu druckenden Hülle (1) für das Prothesenbauteil sowie die Form und Dicke der benötigten Stützstruktur generiert wur den. Auf Basis dieses Modells wurde eine personalisierte Hülle (1) aus Kunststoff (Poly amid 12) mittels eines 3D-Druck-Verfahrens hergestellt. Diese Hülle (1) diente im wei teren Prozess ebenfalls als Werkzeug für die Herstellung Stützstruktur (3). Dazu wurde die Hülle (1) mit einer 0,1 mm dicken PVA (Polyvinylalkohol)-Folie (Trennschicht) (2) fal tenfrei überzogen. Zur Herstellung der Stützstruktur (3) wurde mittels eines automati- sierten Placement-Verfahrens die Stützstruktur an den berechneten Stellen schicht weise durch alternierende Anordnung von vier Verbundwerkstoffteilstücken (4) (nicht ausgehärteter Verbundwerkstoff auf duromerer Epoxidharzbasis mit Endloscarbon fasern der Länge 55 mm) in 0/90° und +45/-45°-Orientierung gelegt. Im nächsten Schritt wurden Verbundwerkstoffteilstücken zur Stützstruktur ausgehärtet. Dazu wurden die Hülle (1) mit aufgebrachter Trennschicht (2) und zur Stützstruktur abgelegten Verbund werkstoffteilstücken (4) in einem Autoklav-Prozess mit einer Heizrampe von 2K/min bei 110°C unter einem Druck von 6bar über eine Haltedauer von zwei Stunden ausgehär tet. Die dadurch entstehende Stützstruktur (3a) wurde anschließend durch Verwendung der Trennschicht (2) von der Hülle (1) getrennt. Anschließend wurde auf Basis der Da ten aus dem digitalen Modell mittels eines Fräsverfahrens die Randkontur und die Oberfläche der Stützstruktur (3a) bearbeitet, sodass daraus die Stützstruktur (3b) ent stand. Diese wurde mit einem Lack versiegelt, bevor die Stützstruktur (3) im an schließenden Schritt mit der Hülle (1) verbunden wurde. Dazu wurde als Befesti gungsmittel ein thixotroper 2-K PUR Klebstoff (5) auf die Stützstruktur (3) aufgetragen, die Stützstruktur (3) mit der Hülle (1) verbunden und unter mechanischem Anpress druck über 24h gehärtet, so dass ein stoffschlüssig verbundenes Prothesenbauteil er halten wurde.
Ausführungsbeispiel 2:
Es wurde der Amputationsstumpf des Patienten gescannt und digital aufgearbeitet, wo bei über eine Software die Geometrie der benötigten Hülle (1) als individuelles Pro thesenbauteil sowie die Form und Dicke einer benötigten Stützstruktur (3). Um die Stützstruktur (3) direkt auf der Hülle (1) zu fertigen wurde mittels eines FEM-Modells der zu erwartende thermische Verzug ermittelt und in die Formgestaltung von Hülle und Stützstruktur so miteinbezogen, dass die Bauteile abweichend von der mittels Scan er mittelten Form hergestellt werden konnten und der Verzug dazu genutzt wurde, um Kombination aus Stützstruktur und Hülle in die final gewünschte Form zu bringen. Das so ermittelte Modell der Hülle (1') wurde mittels eines 3D-Druck-Verfahrens aus Kunst stoff (Polyamid 12) hergestellt. Zur Herstellung der Stützstruktur (3) wurde mittels eines automatisierten Placement-Verfahrens die Stützstruktur an den berechneten Stellen schichtweise durch alternierende Anordnung von vier Verbundwerkstoffteilstücken (4) (nicht ausgehärteter Verbundwerkstoff auf duromerer Epoxidharzbasis mit Endlos carbonfasern der Länge 55 mm) in 0/90° und +45/-45°-Orientierung auf die Hülle (1') gelegt. Im nächsten Schritt wurden Verbundwerkstoffteilstücken zur Stützstruktur (3) ausgehärtet. Dazu wurden die Hülle (1') mit zur Stützstruktur gelegten Zuschnitten (4) in einem Autoklav-Prozess mit einer Heizrampe von 2K/min bei 110°C unter einem Druck von 6 bar über eine Haltedauer von zwei Stunden ausgehärtet. Durch den direkten Kon takt der beiden Materialien aus Hülle (1') und zur Stützstruktur gelegten Zuschnitten (4) erfolgt simultan der Materialverzug zur gewünschten Endgeometrie sowie die Anhaftung zwischen Stützstruktur und Hülle aufgrund der Klebeeigenschaften und der Penetration des Harzes in das Hüllenmaterial während der Aushärtung. Aus optischen Gründen wurde das Prothesenbauteil mit einem Lack lackiert. Es wurde somit ein individuell an gepasstes und stoffschlüssig verbundenes Prothesenbauteil aus Hülle (1) und Stütz struktur (3) hergestellt.
Ausführungsbeispiel 3:
Es wurde der Amputationsstumpf des Patienten gescannt und digital aufgearbeitet, wo bei über eine passende Software die Geometrie einer zu druckenden Hülle (1) für das Prothesenbauteil sowie die Form und Dicke einer benötigten Stützstruktur (3) generiert wurden. Diese Hülle (1) wies als Innenkontur eine passgenaue Oberfläche zum ge scannten Amputationsstumpf auf und wurde durch eine Aufdickung (8) an der Außen seite jedoch so angepasst, damit diese Außenseite einer zuvor definierten Standard form entspricht. Auf Basis dieses Modells wurde eine Hülle (1) mittels eines 3D-Druck- Verfahrens aus Kunststoff (Polyamid 12) hergestellt. Von der genannten Standardform der Außenkontur wurden unabhängig vom genannten Scan mehrere Modelle festgelegt. Von dieser Standardform existiert ein Werkzeug (6), auf welchem die zur Hülle (1) be nötigte Stützstruktur (3) gefertigt wurde. Das Werkzeug (6) wurde vorab mittels eines Trennmittels (semi-permanentes Polymerharz) vorbereitet, um das spätere Ablösen der Stützstruktur (3) vom Werkzeug (6) sicherzustellen. Zur Herstellung der Stützstruktur (3) wurde mittels eines automatisierten Herstellungsprozesses die Stützstruktur gezielt schichtweise durch alternierende Anordnung von vier Verbundwerkstoffteilstücken (4) (nicht ausgehärteter Verbundwerkstoff auf duromerer Epoxidharzbasis mit Endlos carbonfasern der Länge 55 mm) in 0/90° und +45/-45°-Orientierung auf das vorbereitete Werkzeug gelegt. Im nächsten Schritt wurden Verbundwerkstoffteilstücken zur Stütz struktur (3) ausgehärtet. Dazu wurde das Werkzeug (6) mit zur Stützstruktur gelegten Verbundwerkstoffteilstücken (4) in einem Autoklav-Prozess mit einer Heizrampe von 2K/min bei 110°C unter einem Druck von 6 bar über eine Haltedauer von zwei Stunden ausgehärtet. Die dadurch entstehende Stützstruktur (3a) wurde anschließend von dem mit Trennmittel versehenen Werkzeug (6) getrennt. Anschließend wurde auf Basis der Daten aus dem digitalen Modell mittels eines Fräsverfahrens die Randkontur und die Oberfläche der Stützstruktur (3a) bearbeitet, sodass daraus die finale Stützstruktur (3) entstand. Als Befestigungsmittel wurde ein thixotroper 2-K PUR Klebstoff (5) auf die Stützstruktur (3) aufgetragen, die Stützstruktur (3) mit der Hülle (1) verbunden und unter mechanischem Anpressdruck über 24h gehärtet, so dass ein Prothesenbauteil erhalten wurde.
Bezugszeichenliste 1 , 1' Hülle
2 Trennschicht
3, 3', 3" Stützstruktur
3a Stützstruktur vor der Bearbeitung
3b Stützstruktur nach der Bearbeitung
4 Verbundwerkstoffteilstücke
5 Klebstoff
6 Werkzeug
7 Ausformungen
8 Aufdickung

Claims

Patentansprüche
1. Stützstruktur umfassend mindestens einen Verbundwerkstoff, wobei die Stütz struktur als schalenförmiger Körper, 3D-Struktur oder Freiformfläche ausgebildet ist.
2. Stützstruktur nach Anspruch 1 , wobei der Verbundwerkstoff aus der Gruppe car bonfaserverstärkter Kunststoff, glasfaserverstärkter Kunststoff, aramidfaser verstärkter Kunststoff, metallfaserverstärkter Kunststoff, keramikfaserverstärkter Kunststoff, naturfaserverstärkter Kunststoff oder Mischungen dieser ausgewählt wird.
3. Prothesenbauteil, umfassend eine Hülle und die Stützstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stützstruktur innen und/oder außen an der Hülle befestigt ist.
4. Prothesenbauteil nach Anspruch 3, wobei die Hülle aus Kunststoff, Keramik, Me tall oder Mischungen dieser gebildet ist.
5. Prothesenbauteil nach Anspruch 3, wobei die Stützstruktur mindestens 2 Ausfor- mungen aufweist.
6. Prothesenbauteil, nach Anspruch 5, wobei die Ausformungen der Stützstruktur in Abhängigkeit der Krafteinleitungen in einem Punkt miteinander verbunden sind.
7. Prothesenbauteil nach Anspruch 6, wobei Hülle und Stützstruktur in diesem
Punkt kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
8. Prothesenbauteil nach Anspruch 7, wobei bei einer kraft- und/oder formschlüs sigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung von Hülle und Stützstruktur ein Be festigungsmittel aus der Gruppe Schrauben oder Nieten, für kraftschlüssige Ver bindungen und/oder aus der Gruppe der Klebstoffe für stoffschlüssige Verbin dungen und/oder Klemmen für formschlüssige Verbindungen ausgewählt wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines Prothesenbauteils gemäß Anspruch 3, umfas send die folgenden Schritte a) Formen der Hülle durch additive Fertigung, Spritzguss oder Gießen, b) Vorbehandeln der Oberfläche der Hülle, c) Auf der in Schritt b) oberflächenvorbehandelten Hülle, Bilden der Stütz struktur, wobei mindestens zwei Lagen aus jeweils mindestens einem Ver bundwerkstoffteilstück aufgebracht werden, d) Aushärten der Stützstruktur gemäß Schritt c) bei Temperaturen in einem Be reich von 80 bis 150°C und einem Druck von 1 bis 10 bar für 3 bis 240 min, e) Trennen von Hülle und Stützstruktur, f) Nachbearbeiten der Stützstruktur, g) Zusammenführen von Hülle und Stützstruktur, h) Kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssiges Verbinden von Hülle und Stützstruktur mittels eines Befestigungsmittels.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Hülle in Schritt a) aus Kunststoff, Keramik oder Metall gebildet wird.
11 .Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Hülle in Schritt a) aus Kunststoff aus der Gruppe Thermoplaste, Elastomere oder Duromere gebildet ausgewählt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Schritt a) beim Formen der Hülle und in Schritt c) beim Bilden der Stützstruktur der berechnete thermische Verzug beim Aushärten des Prothesenbauteils aus Hülle und Stützstruktur berücksichtigt wird, so dass die Schritte b) und e) - g) entfallen.
13. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Schritt a) die Hülle an der Innenseite ge mäß der ermittelten individuellen Form des Amputationsstupfes angepasst ist und die Außenkontur einer Standardform entspricht und die Stützstruktur in Schritt c) auf einem Werkzeug gebildet wird, wobei mindestens zwei Lagen aus jeweils mindestens einem Verbundfaserwerkstoffteilstück aufgebracht werden, so dass die Schritte b) und e) entfallen.
14. Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei einer kraft- und/oder formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung von Hülle und Stützstruktur ein Befesti gungsmittel aus der Gruppe Schrauben oder Nieten für kraftschlüssige Verbin dungen und/oder aus der Gruppe der Klebstoffe für stoffschlüssige Verbin dungen und/oder Klemmen für formschlüssige Verbindungen ausgewählt sind.
15. Verwendung der Stützstruktur nach Anspruch 1 oder 2 zur Verstärkung in Pro thesen, Orthesen, Exoskeletten, Mobilitätshilfen, Operationsequipment, Helmen und Nackenstützen.
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