Personalisierte orthopädische Lösungen durch die fortschrittliche 3D-CAD-Modellierung

Kunde und Herausforderung

Unser Kunde ist ein führender Hersteller von orthopädischen Lösungen. Das Unternehmen wollte das Design und die Auswahl seiner orthopädischen Produkte, insbesondere der Prothesen und der zugehörigen chirurgischen Geräte, die für die Implantation erforderlich sind, optimieren, um die patientenindividuelle Passform und Leistung zu verbessern.

Herkömmliche F&E-Methoden waren nicht in der Lage, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Implantaten oder Geräten und den vielfältigen Variationen der menschlichen Anatomie zu simulieren. Sie benötigten 3D-Modelle menschlicher unterer Gliedmaßen, die es ihnen ermöglichen würden:

• Berücksichtigen Sie anatomische Variationen: Berücksichtigen Sie die Unterschiede in der männlichen und weiblichen Anatomie, bei schlanken und breiten Körpern und bei pädiatrischen Patienten.
• Simulation von Materialeigenschaften: Verwenden Sie die CAD-Software, um verschiedene Materialeigenschaften sowohl für prothetische als auch für chirurgische Implantationswerkzeuge zu testen, um optimale Kombinationen für verschiedene Anatomien zu definieren.
• Simulieren Sie Implantationsszenarien: Visualisieren und analysieren Sie die Wechselwirkungen zwischen chirurgischem Gerät und einem Knochen oder Gelenk oder zwischen einer Gliedmaße und einer Prothese mit der Möglichkeit, Parameter unterwegs zu ändern. 
• CAD-Kompatibilität: Die resultierenden Modelle sollen als CAD-Objekte für die weitere Konstruktion mit Hilfe der CAD-Software dargestellt werden. 

Lösung

Um die Anforderungen des Kunden zu erfüllen, setzten wir fortschrittliche 3D-Modellierungstechniken ein. Im Gegensatz zu herkömmlichen hohlen 3D-Modellen konzentrierten wir uns auf die Erstellung von soliden CAD-Objekten, die für die Zuweisung realistischer physikalischer Eigenschaften geeignet sind. 

Der Prozess umfasste die folgenden Schritte:

1. Modell-Erwerb

Wir begannen mit einer Auswahl von vorgefertigten Modellen aus der Bibliothek.

2. CAD-Konvertierung

Diese Modelle wurden in solide CAD-Objekte umgewandelt, um die Anwendung von Materialeigenschaften zu ermöglichen und notwendige Anpassungen vor der eigentlichen Produktion vorzunehmen.

3. Anpassung

Die CAD-Modelle wurden dann so modifiziert, dass sie die unterschiedlichen Anatomien der menschlichen Gliedmaßen, einschließlich männlicher, weiblicher, schlanker und breiter Körperformen sowie die von pädiatrischen Patienten, präzise darstellen. Um die anatomische Genauigkeit zu gewährleisten, berücksichtigten wir spezifische anatomische Orientierungspunkte, darunter verschiedene Knochendimensionen, die axiale Ausrichtung der unteren Gliedmaßen und die allgemeine Morphologie der Gliedmaßen. In der CAD-Umgebung wurden sowohl den Prothesenkomponenten als auch den umgebenden Geweben unterschiedliche Materialeigenschaften (z. B. Dichte, Elastizität, Zugfestigkeit) zugewiesen.