Technologievorhaben

EXPERTEB

Grafik: EXPERTEB

 

 

Gesamtziel:

Automatisierte Realisierung des Design- und Entwicklungsprozesses für patientenindividuelle Prothesen und Implantate mittels moderner, computergestützter Routinen und Algorithmen.

Partner:

 

Laufzeit: 01.10.2017 - 30.09.2020

Die dominierende additive Technologie im Bereich der Hybridmaschinen ist das Laser-Auftrag-schweißen. Grund hierfür ist, dass auf diese Weise die hohe Auftragsrate des Verfahrens im Vergleich zum Pulverbettverfahren mit der hohen Präzision der konventionellen Abtragtechnologien kombiniert werden kann. Somit wird die generative Fertigung kompletter Bauteile in Fertigteilqualität ermöglicht. Die hybride Produktionstechnik kann einen entscheidenden Beitrag im Bereich der additiven Fertigung leisten, wenn die Effektivität und Flexibilität der Fertigungsvorbereitung erhöht und die Reproduzierbarkeit gesteigert werden.

Gegenwärtig erfolgt die Prozessoptimierung beim LPA weitgehend extrinsisch und seriell durch den Anlagenbediener, der im Rahmen der technologischen und werkstofftechnischen Rahmenbedingungen produziert, analysiert, bewertet und durch iterative Anpassung die Prozessparameter korrigiert. Die Anzahl der Iterationsschleifen korreliert dabei wesentlich mit dem schweißtechnischen Erfahrungswissen, wohingegen die Durchlaufzeit je Iteration in großem Maße von der zur Verfügung stehenden Sensorik zur Prozessbeobachtung und der Dauer bis zur Evaluierung der Indikatorwerte abhängt.

Durch die Verknüpfung von engmaschig dokumentierten Referenzprozessen mit den Ergebnissen der Bauteilcharakterisierung soll ein mathematisches Modell erstellt werden, welches die Anzahl der notwendigen Iterationsschritte signifikant reduziert. Durch einen sich wiederholenden Optimierungsprozess werden im Projekt die Datenbasis für das Modell fortwährend verbreitert und die Berechnungsergebnisse ständig verbessert. Dazu werden im Verbundvorhaben Agent_Hybrid+ vier Teilprojekte, wie im folgenden Schema dargestellt, bearbeitet.

 

 

Wissenschaftliche Ziele des Projektes (für Beispielanwendungsfall des Kniegelenks)

  • Automatisierung von derzeit überwiegend manuellen Prozessen, wie CAD-Generierung (mit Segmentierung und Flächenrückführung), numerische Modellierung (mit Vernetzung sowie Definition der Randbedingungen)
  • Weitere Optimierung des individuellen Implantatdesigns hinsichtlich biomechanischer Eigenschaften des Implantates bzw. Implantatverbundes zur Gewährleistung einer optimalen klinischen Versorgung.

  • Entwicklung eines automatischen Prozesses (Expertensystem) zum Designen einer individuellen Knieprothese (Erzeugung des digitalen Modells für die additive Fertigung) auf der Basis individueller CT/MRT-Daten und Nutzung wissensbasierter und intelligenter Verfahren zur Sicherstellung der Produktqualität und Verkürzung der manuellen Aufwände und damit auch der Entwicklungszeit.

Grafik: Expertensystem