Ein künstliches Hüftgelenk einzusetzen, ist ein komplexes Unterfangen. In einem besonders aufwendigen Schritt muss der Chirurg von Hand ein Loch mit rechteckigem Querschnitt in den Oberschenkel des Patienten bohren. Mit »Sirex™«, einem neuartigen Bohrer von Dr. Oliver Schwarz, Gruppenleiter Biomechatronische Systeme, können Chirurgen den Eingriff künftig schneller und präziser vornehmen. Das Entwicklerteam ist bionischen Prinzipien gefolgt und hat die Bohrtechnik von Holz- und Schlupfwespen auf das Werkzeug übertragen. Mithilfe des rotationsfreien »Pendelhubprinzips« können neben runden auch Löcher mit drei- oder mehreckigem Querschnitt gebohrt werden. Darüber hinaus ist der Kraftaufwand, der zum Bohren aufgewendet werden muss, deutlich geringer als bei der herkömmlichen Methode.

Prothesen an natürlichen Bewegungsablauf anpassen

Daneben arbeiten die IPA-Wissenschaftler an Lösungen, um natürliche Bewegungsabläufe zu erfassen und mit den daraus gewonnenen Daten und Erkenntnissen Prothesen und Orthesen zu entwickeln. Denn: Die Ersatzteile aus den Hightech-Schmieden erleichtern das Leben umso mehr, je näher sie dem natürlichen Bewegungsablauf kommen. Außerdem forschen die Experten an Methoden, um mittels 3D-Druck kostengünstige und individuelle Prothesen und Orthesen herzustellen. Solche generativ gefertigten Ersatzkörperteile sind am Messestand ausgestellt. Ein weiteres Thema beim Fraunhofer IPA sind Exoskelette. Die körpergetragenen Stützen entlasten Personen bei körperlich anstrengenden Tätigkeiten und beugen Krankheiten vor. Ziel ist es, eine biomechanisch optimale Haltung und Lastenverteilung im Körper des Trägers zu erreichen, die körperliche Gesundheit zu bewahren sowie zusätzlich komplexe Fertigungs- oder Montageschritte maschinell zu unterstützen.

oft-Robotik auch in der Medizintechnik denkbar

Darüber hinaus präsentieren die IPA-Wissenschaftler einen Baukasten für biologisch inspirierte Robotersysteme, die im Gegensatz zu konventionellen Robotern nachgiebig und weich sind. Die einzelnen Komponenten ähneln menschlichen Armen und Beinen: Sie haben knochenähnliche Strukturen aus Karbon und Gelenke aus 3D-gedrucktem Kunststoff. Aktoren und Seilzüge bilden Muskeln und Sehnen nach, integrierte Sensoren ermöglichen die Kraftmessung und -regulierung. Dank ihres kostengünstigen und modularen Aufbaus sind die weichen Roboter vielseitig einsetzbar. Für die Servicerobotik und industrielle Anwendungen eignen sie sich, weil Menschen sicher mit ihnen zusammenarbeiten können. Darüber hinaus ist es denkbar, die nachgiebigen Aktoren bei Exoskletten zu verwenden.

Sirex™ und die Lösungen für die Orthopädietechnik sind in Halle 7, Stand 7B04 und 7B10 ausgestellt. Das Baukastenset für die Soft-Robotik befindet sich am Stand der Fachzeitschrift Medizin & Technik in Halle 5, Stand G72.