Die Entwicklung der Einlegesohlenherstellung: Vom Gipsabdruck zum 3D-Druck
Die Herstellung von Einlegesohlen hat sich von traditionellen Gipsgussverfahren zu fortschrittlichen digitalen Scan- und 3D-Drucktechnologien erheblich weiterentwickelt. Diese Transformation hat die Orthesenindustrie revolutioniert und ermöglicht eine verbesserte Präzision, Anpassung und Effizienz. In diesem Blog untersuchen wir die traditionellen und digitalen Fertigungsmethoden, ihre Vorteile und Grenzen und wie der 3D-Druck die Zukunft der Einlegesohlenproduktion prägt.
Traditionelle Methoden: Gipsguss
Historisch gesehen wurden kundenspezifische Einlegesohlen im Gipsgussverfahren hergestellt, einem Verfahren, das seit Jahrzehnten angewendet wird. Der Prozess umfasst mehrere manuelle Schritte:
- Fußabdruck: Der Fuß des Patienten wird mit Gips bedeckt oder in eine Schaumstoff-Abdruckbox getreten, um eine Negativform zu erzeugen.
- Formenbildung: Die Negativform wird dann mit flüssigem Gips gefüllt, der aushärtet und ein positives Fußmodell bildet.
- Herstellung der Einlegesohle: Materialien wie EVA (Ethylenvinylacetat) oder Kork werden um das Gipsmodell herum geformt, um eine individuelle Einlegesohle herzustellen.
Obwohl sich diese Methode bei der Erstellung personalisierter Orthesen als wirksam erwiesen hat, weist sie mehrere Nachteile auf:
- Zeitaufwendig: Der Prozess kann vom Gießen bis zur endgültigen Produktion Tage dauern.
- Inkonsistenz: Abweichungen in der manuellen Verarbeitung können zu geringfügigen Abweichungen in Passform und Funktion führen.
- Lagerungsprobleme: Physische Formen nehmen Platz ein und können sich mit der Zeit verschlechtern, sodass Neuanfertigungen erforderlich sind.
Der digitale Wandel: 3D-Scannen, digitale Modifikation und Drucken
Die Einführung des digitalen Scannens und des 3D-Drucks hat die Herstellung von Einlegesohlen verändert, indem der Prozess rationalisiert und die Genauigkeit verbessert wurde. Diese Methode macht physikalische Formen überflüssig und verkürzt die Produktionszeit.
- 3D-Scannen
Ein 3D-Scanner erfasst die genaue Form des Fußes des Patienten und erstellt so ein digitales Modell, das mit spezieller Software geändert werden kann. Scanner wie der Arkad Scan werden in der Branche häufig aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Genauigkeit eingesetzt.
- Digitale Modifikation
Nach dem Scannen wird das Fußmodell in einer Software wie Arkad Soft verarbeitet, sodass Orthopäden Anpassungen vornehmen können, die auf die Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten sind. Funktionen wie Fußgewölbeunterstützung, Mittelfußpolster und Fersenlifte können mit präziser Kontrolle hinzugefügt werden.
- 3D-Druckprozess
Nachdem das Design fertiggestellt ist, wird die Einlegesohle an einen 3D-Drucker gesendet. Dabei kommen verschiedene Drucktechnologien zum Einsatz:
- Fused Deposition Modeling (FDM): Ideal für die Herstellung kostengünstiger Einlegesohlen mit flexiblen Materialien.
- Selektives Lasersintern (SLS): Produziert langlebige und leichte Einlegesohlen mit komplizierten Gitterstrukturen.
- Stereolithografie (SLA): Bietet hochauflösende Drucke mit glatter Oberfläche.
- Druck aus thermoplastischem Polyurethan (TPU): Bietet flexible, belastbare und äußerst langlebige Einlegesohlen und ist daher ideal für Anwendungen, die sowohl Komfort als auch Festigkeit erfordern.
Vorteile von 3D-gedruckten Einlegesohlen
- Präzision und Konsistenz
Durch den 3D-Druck wird sichergestellt, dass jede Einlegesohle genau nach den im digitalen Designprozess festgelegten Spezifikationen hergestellt wird. Im Gegensatz zum Gipsguss, der von manuellen Fähigkeiten abhängt, minimiert die digitale Fertigung menschliche Fehler.
- Anpassung und Komfort
3D-gedruckte Einlegesohlen können personalisiert werden, um bestimmte Fußbedingungen zu berücksichtigen, wie zum Beispiel:
- Plattfüße: Individuelle Fußgewölbeunterstützung kann integriert werden.
- Diabetesbedingte Fußprobleme: Es können weiche Zonen und Druckentlastungsbereiche eingebaut werden.
- Sportliche Leistung: Einlegesohlen können mit dynamischer Unterstützung für sportliche Aktivitäten gestaltet werden.
- Schnellere Bearbeitungszeiten
Vom Scannen bis zum Endprodukt können 3D-gedruckte Einlegesohlen in Stunden statt Tagen hergestellt werden und eignen sich daher ideal für Kliniken, die ihre Serviceeffizienz verbessern möchten.
- Haltbarkeit und Materialoptimierung
Fortschrittliche Materialien, die im 3 D-Druck verwendet werden, wie TPU (thermoplastisches Polyurethan) und Nylon, bieten im Vergleich zu herkömmlichen EVA-Einlegesohlen eine überlegene Haltbarkeit.
Die Rolle von 3D-gedruckten Einlegesohlen in der Orthopädie
Studien zur Druckverteilung
Eine von der Hull University in Leeds durchgeführte Studie untersuchte die Druckverteilungsvorteile von Arkad 3D-gedruckten Einlegesohlen. Die Ergebnisse zeigten, dass diese Einlegesohlen den Plantardruck wirksam senkten und im Vergleich zu herkömmlichen Einlegesohlen auf Schaumstoffbasis eine verbesserte Unterstützung boten.
Analyse des Metatarsaldrucks
Individuelle Einlegesohlen können den Druck im Vorderfußbereich umverteilen und so Schmerzen und Beschwerden bei Personen mit Metatarsalgie lindern.
Dynamische Druckkartierung
Mit digitaler Technologie kann die Druckverteilung während der Bewegung dynamisch analysiert werden, wodurch eine optimale Fußunterstützung in Echtzeitanwendungen gewährleistet wird.
Nachbearbeitungstechniken im 3D-Druck
Auch nach dem Drucken werden Einlegesohlen einer Nachbearbeitung unterzogen, um ihre Qualität zu verfeinern:
- Oberflächenveredelung: Schleifen und Beschichten für glatte Kanten.
- Flexibilitätsprüfung: Sicherstellen, dass die Innensohle den Komfortstandards entspricht.
- Polsterung: Einige Einlegesohlen benötigen zusätzliche Schichten für eine bessere Dämpfung.
Fortschritte im 3D-Druck für die Einlegesohlenproduktion
Selektives Lasersintern (SLS) in der Fertigung
Die SLS-Technologie ermöglicht die Herstellung von Einlegesohlen mit mehreren Dichten und bietet bei Bedarf sowohl Steifigkeit als auch Flexibilität. Diese Methode verbessert die Stoßdämpfung und Energierückgabe und eignet sich daher ideal für Sporteinlagen. Die Arkad-Lösung ermöglicht bis zu 17 verschiedene Dichten.
Hochwertige Druckmaterialien
Neue Materialinnovationen wie mit Graphen angereichertes TPU verbessern die Langlebigkeit und antibakteriellen Eigenschaften der Einlegesohle und machen sie zu einer überlegenen Wahl für die Fußhygiene.
Direkte tägliche Vorteile von 3D-gedruckten Einlegesohlen
- Dynamische Unterstützung und Druckentlastung
- Die individuelle Fußgewölbestütze passt sich dem Gehverhalten an und reduziert die Belastung des Fußes und der unteren Gliedmaßen.
- Individuelle Lösungen für die Gesundheit von Fuß und Knöchel
- Ideal für Personen, die an Plantarfasziitis, Ballenzehen und anderen fußbedingten Erkrankungen leiden.
Der Übergang vom traditionellen Gipsguss zum 3D-Scannen und -Drucken hat die Herstellung von Einlegesohlen revolutioniert. Digitale Methoden bieten unübertroffene Präzision, Individualisierung und Effizienz und überwinden die Grenzen manueller Handwerkskunst. Da sich die 3D-Drucktechnologie ständig weiterentwickelt, können wir im Bereich der Orthesen noch größere Innovationen erwarten, die letztlich die Behandlungsergebnisse für die Patienten und den Zugang zu hochwertigen, maßgeschneiderten Einlegesohlen verbessern werden.
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