Forum Medizin-, Zahn- & Orthopädietechnik - Teil 2

DONNERSTAG, 7. JUNI 2018

Ort: CongressCenter, 3. OG, Raum Panoramasaal

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08:30 - 09:30
Check-In
09:30 - 09:35
Begrüßung Carl-Zeiss Saal
09:35 - 10:30

Die additive Fertigung ist eine aufstrebende Fertigungstechnologie für die Erdöl- und Erdgasindustrie und bietet ein großes Potential für Innovationen. Diese sind in allen Bereichen (Fullstream) der Erdöl- und Erdgasindustrie, wie die Erschließung von komplexen Erdöl- und Erdgasvorkommen und Produktion (Upstream), Transport der Rohstoffe (Midstream) sowie die Raffinierung und Weiterverarbeitung (Downstream) notwendig, um jetzt und in Zukunft Energie sicher und bezahlbar zu Verfügung zu stellen.
Im Vergleich zu Branchen wie die Medizin- oder Luft- und Raumfahrttechnik ist der Bedarf an additiv gefertigten Bauteilen in der Erdöl- und Erdgasindustrie noch klein. Dennoch sind die Anforderungen an die meist metallischen Bauteile zum Teil deutlich höher, sodass Fertigungstechnologien und Materialien der anderen Branchen nicht übernommen werden können. Bei den meisten Produkten wird neben einer hohen Festigkeit auch noch eine hohe Beständigkeit gegen Abbrasion, Erosion und Korrosion gefordert, was gerade unter den wirkenden meist dynamischen Belastungen z.B. bei Bohrvorgängen schwer zu erreichen ist. Zusätzlich müssen die Bauteile eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen, um Sicherheit, Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit bei Erschließung, Förderung, Transport und Weiterverarbeitung der Rohstoffe zu gewährleisten. All diesen Herausforderungen muss sich die junge Technologie der additiven Fertigung in der Erdöl- und Erdgasindustrie stellen.
Aufgrund der vielen Vorteile der additiven Fertigung wird der Ausbau der Technologie angefangen von der Forschung und Entwicklung über das Produktdesign bis hin zur industriellen Fertigung stark gefördert. Die Additive Fertigung bietet hier die Möglichkeit zur Herstellung von innovativen Bauteilen mit neuen Funktionen, die Verarbeitung neuer Materialien sowie eine signifikante Reduzierung von Produkteinführungszeiten. Von besonderem Interesse ist vor allem die dezentrale Fertigung von Bauteilen und Ersatzteilen, die eine schnelle Versorgung von entlegenen Standorten ermöglicht. Die additive Fertigung ist somit eine wichtige Technologie für Innovationen in der Erdöl- und Erdgasindustrie, die elementar für die Deckung des Energiebedarfs dieser und aller nachfolgenden Generationen sind.

Keynote 3
Christoph Wangenheim | Baker Hughes, a GE Company

Christoph Wangenheim hat Maschinenbau an der Leibniz Universität Hannover im
Diplomstudiengang studiert und diesen erfolgreich Ende 2008 abgeschlossen. Nach einem
Direkteinstieg als Fertigungsingenieur bei Baker Hughes in Celle, beschäftigt HerrWangenheim sich
seit 2012 mit der additiven Fertigung von metallischen Komponenten. Während eines Expat
Aufenthaltes für zwei Jahre imHeadquarter von Baker Hughes in Houston hat HerrWangenheimdie
additive Fertigung federführend im Konzern innerhalb einer internationalen Gruppe an zwei
Standorten (Houston und Celle) aufgebaut und geleitet. Seit Mitte 2016 ist Herr Wangenheim am
einem der größten Technologie Standorte in Celle für die additiven Fertigungstechnologien seitens
der Entwicklung, Material Qualifikation, Design und der Produktion von metallischen und
nichtmetallischen Komponenten für die Produktlinie Drilling Services verantwortlich.

10:30 - 10:45
Pause
Session 4
10:45 - 11:15

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen eine hohe Designfreiheit bezüglich äußerer Geometrien von Bauteilen als auch ein großes Potential bei der Integration definierter, innerer Strukturen. Beispielsweise können Gitterstrukturen derzeit gleichmäßig generiert werden, lassen aber auch eine Gradierung innerhalb einer Struktur zu.
Mathematisch können diese Strukturen durch diskrete Daten (i.d.R. facettierende, oberflächenbeschreibende Dreiecke) beschrieben und durch Kopieren und Modifizieren einer definierten Einheitszelle erzeugt werden. Im Anschluss erfolgt das Verschneiden mit einer Hüllgeometrie mittels boolescher Operationen auf Basis von Dreiecksnetzen. Gängige Einheitszellen basieren dabei hauptsächlich auf Stabgeometrien, welche an Knotenpunkten verschmolzen werden.
Im eingereichten Paper wird ein Erzeugungsverfahren für Gitterstrukturen vorgestellt, welches auf der diskreten Beschreibung von Volumenelementen (Voxel) basiert. Geometrien werden durch Voxelintensitäten (bspw. Grauwerte) innerhalb der Voxelstruktur definiert. Der Vorteil liegt darin, dass bekannte Algorithmen aus der Bildverarbeitung (Glättung, morphologische Operationen, etc.) angewandt werden können. Am konkreten Beispiel soll gezeigt werden, wie Gitter aus einer Anzahl an frei konfigurierbarer Voxelmatrizen durch Auf- oder Abtragung innerhalb einer Struktur erzeugt werden. Die Matrizen können aus verschiedenen Zelltypen und Geometrieelementen erzeugt werden und ermöglichen eine effiziente Berechnung der konsistenten Zielgittergeometrie. Vorteil dieser Methode ist, dass im Vergleich zur Dreiecksbeschreibung, eine robuste Berechnung der Gitter möglich ist, und ab einem höheren Detailgrad auch Speicherplatz gespart wird.

Vortrag 4/1
Stefan Holtzhausen | Technische Universität Dresden

Praktische Erfahrung
Seit 01/2018
Arbeitsgruppenleiter Reverse Engineering am Lehrstuhl Konstruktionstechnik / CAD der TU Dresden
Seit 06/2015
PostDoc am Lehrstuhl Konstruktionstechnik der TU Dresden, Schwerpunkt: Verarbeitung diskreter 3D Daten, 3D Druck von Biomaterialien, Applikationsentwicklung
05/2007 bis 06/2015
Doktorand/ wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Dresden Lehrstuhl für Konstruktionstechnik und CAD
Bereich Reverse Engineering
05/2005 – 04/2007
Studentische Hilfskraft am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik
09/2004 – 04/2005
Praktikum bei Schunk Kohlenstofftechnik im Bereich Composites
03/2002 und 09/2002
Praktikum bei Tillig Modellbahnen GmbH & Co KG

Ausbildung
06/2015
Promotion zum Thema: Erfassungsplanung nach dem Optimierungsprinzip am Beispiel des Streifen-projektionsverfahrens
10/2001 – 04/2007
Maschinenbaustudium an der TU Dresden

11:15 - 11:45

Medizintechnische Produkte müssen höchste Qualitätsanforderungen bei gleichzeitigem Wunsch nach möglichst schneller Verfügbarkeit erfüllen, um zur Erhaltung, Unterstützung oder Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des menschlichen Körpers beizutragen. Ein be-schleunigter Produktentwicklungsprozess trägt zu einer besseren Heilung und Rehabilitation bei. Die Lebensqualität der Patienten kann verbessert werden, wenn Hilfsmittel, wie Implantate oder Prothesen, optimal an die jeweiligen körperlichen Gegebenheiten angepasst und bioni-schen Strukturen nachempfunden sind. Deshalb werden häufig patientenspezifische Einzelstü-cke benötigt, die bei konventioneller Herstellung einen enormen finanziellen Aufwand bedeu-ten. Bei dem selektiven Laserstrahlschmelzen besteht die Möglichkeit, durch den schichtweisen Aufbau komplexe, auch innenliegende Bauteilstrukturen kostengünstig und innerhalb kürzester Zeit herzustellen. Darüber hinaus ist die biokompatible, prozesssicher verarbeitbare Titanlegie-rung TiAl6V4 aufgrund ihrer guten mechanischen Kennwerte bei gleichzeitig mittlerer Dichte ein geeigneter Werkstoff für medizintechnische Produkte.
Im Rahmen dieses Beitrags werden Varianten einer Kurzschaft-Hüftendoprothese für einen Pa-tienten mittleren Alters unter Ausnutzung der Potentiale des selektiven Laserstrahlschmelzens entwickelt. Die Auslegung verfolgt das Ziel der Festigkeits- und Steifigkeitsoptimierung, bei-spielsweise durch Einbringen belastungsangepasster Gitterstrukturen, bei gleichzeitiger Ge-währleistung der Einsatzsicherheit. Im Vordergrund bei der Entwicklung stehen die individu-elle, steifigkeitsoptimierte Schaftgeometrie und die Erhaltung von möglichst viel Knochenma-terial.

Vortrag 4/2
Lena Risse | Universität Paderborn

M. Sc. Lena Risse, geb. 1991, studierte an der Universität Paderborn Maschinenbau mit dem Abschluss Master of Science. Seit 2016 ist sie als Wissenschaftliche Mitarbeiterin bei der Fachgruppe Angewandte Mechanik der Universität Paderborn tätig. Die Forschungsarbeit besteht in der Konstruktion, Auslegung und Optimierung von individuell angepassten, medizinischen Hilfsmitteln.

11:45 - 13:30
Mittagspause und Besuch der Fachmesse
Session 5
13:30 - 14:00

Die Orthopädietechnik ist im Umbruch. Digitale Prozesse versprechen höhere Produktivität und Reproduzierbarkeit. Der Gipsraum gilt nicht als attraktivster Arbeitsplatz und steht doch für einen sehr wichtigen Bereich im Fertigungsprozess individueller Versorgungen. Können 3D-Scanner und Modelliersoftware ergänzt durch CNC-Fräsen und 3D-Drucker den Gipsraum ersetzen? Der Autor stellt zahlreiche Punkte dar, die bei der Planung und Einführung einer digitalen Prozesskette beachtet werden sollten. Kriterien bei der Auswahl der Scanner und die Unterstützung durch passende Vorrichtungen sind die Voraussetzung für die produktive digitale Modellierung. Sorgfalt während der Maßnahme zahlt sich durch fehlerfreie Umsetzung aus. Offene Schnittstellen  sorgen für verlustfreien Informationsaustausch zwischen den Komponenten der digitalen Prozesskette. Die Konstruktionssoftware sollte den umfangreichen Modellieraufgaben gerecht werden und bei fortschreitendem Kenntnisstand Potential für die Zukunft bieten. Die Einführung digitaler Werkzeuge ist nicht mit einer zweitägigen Schulung abgeschlossen, es ist ein fortlaufender dynamischer Prozess, der entsprechende Priorität und Kapazitäten erfordert. Die Orthopädietechnik sollte Erfahrungen  anderer Branchen  – insbesondere aus den Gesundheitshandwerken – nutzen.

Vortrag 5/1
Antonius Köster | Antonius Köster GmbH & Co KG

Geschäftsführer der Antonius Köster GmbH & Co. KG


Jahrgang 1965


? Nach dem Besuch der Bundesfachschule der Modellbauer in Bad Wildungen legte Antonius Köster 1993 erfolgreich die Meisterprüfung ab
? Zum Jahreswechsel 93/94 Gründung seines „Handwerkbetriebes ohne Werkstatt“
? Seit 1993 CAD/CAM Service
? Seit 1995 Beratung in CAD/CAM/AM
? Seit 2003 Handel mit 3D Scanner und Software (3D Systems, Artec und HP)
? Spezialisiert auf „organische Formen“
? Über 400 Kunden in Handwerk, Industrie, Kunst, Forschung und Lehre
? Derzeit erfolgreichster Freeform (Software - 3D Systems) Vertrieb weltweit
? Heute beschäftigt die Antonius Köster GmbH & Co. KG 8 interne Experten und 6 freie Mitarbeiter

14:00 - 14:30

Die 100% digitale Prozesskette in der Herstellung patientenindividueller, orthopädietechnischer Hilfsmittel ist bereits Stand der Technik, und doch kann der 3D-Druck einen Orthopädietechniker nicht ersetzen. Es verbleibt eine Schnittstelle zwischen digitaler, additiver Fertigung und dem Orthopädiehandwerk. Fortschrittliche FFF 3D-Drucktechnologie in Verbindung mit leistungsfähigen technischen Kunststoffen spielt an dieser Schnittstelle seine Stärken aus und bietet neben Wirtschaftlichkeit und kurzen Fertigungszeiten vor allem größte Flexibilität zur handwerklichen Modifikation und Nachbearbeitung. Anhang von Praxisbeispielen (z.B. Prothesenschäfte, Fuß-/Handorthesen) wird der digitalisierte Produktionsablauf veranschaulicht.

Vortrag 5/2
Jonas Kühling | Kühling&Kühling GmbH
14:30 - 15:00

An Hand einiger Fallbeispiele wird dargestellt, wie mit den Möglichkeiten der Additiven Fertigung seit
nunmehr fünf Jahren am Standort Berlin, neue Versorgungsformen möglich werden und wie die
Umsetzung vom Scan, bis zur fertigen Versorgung erfolgt.
Datengewinnung mittels CT/DVT, MRT, Scan; Weiterverarbeitung mit geeigneter Software und der
Auswahl der richtigen Drucktechnologie, sowie des richtigen Materials, führen zu erstklassigen
Versorgungen, die mit dieser Technologie weltweit Verbreitung finden können.
Neue Kooperationen sind möglich, die Fertigungszeiten verkürzen und Produktqualitäten erhöhen.
Lassen Sie sich mitnehmen auf eine digitale Reise in der Welt der Medizin!

Vortrag 5/3
Andreas Velten | IFA3D Medical Solutions GmbH
15:00 - 15:30

Manufacturers of long-term medical implants use silicone ingredients and formulations to make a wide range of products, such as tubing and drains, drug delivery systems, pacemakers, vaginal rings and audiology applications.  Silicones used in long-term implants must always be biocompatible, reliable, precise, flexible and durable, efficiently ensuring the protection of sensitive components from corrosive body fluids.
We will introduce the new challenges and benefits of additive manufacturing (AM)  of personalised silicone elastomers in comparison to traditional industrial injection molding ways of conception. In the new design of medical devices we will show how to predict the mechanical behavior and performances of the new silicone elastomers. Indeed, the AM processes with silicones become  more than emerging technologies in order to get the best  achievable performances. As an example, 3D-printed silicone elastomers combining multi mechanical performances can be obtained in one shot with one or several products  for each medical device. The results as implants fit perfectly with the realty.The AM with the silicones elastomers is also progressing very fast with the use of new reliable, accurate, printing equipment. It is also essential to get such level of performance since the question of qualification of the full chain of medical device manufacturing which comply with regulatory issues is key for the future of this industry.

Vortrag 5/4
Jean-Marc Frances | Elkem Silicones
15:30
Ende
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