Forschen wie gedruckt: Sanitätshaus Tingelhoff und TU Dortmund entwickeln 3D-gedruckte Prothesenliner
Schneller, passgenauer und exakt reproduzierbar entstehen moderne Prothesenbauteile heutzutage im 3D-Drucker: Forschende der TU Dortmund arbeiten Hand in Hand mit den Orthopädietechnik-Profis von Tingelhoff, um innovativen Herstellungsmethoden zur Serienreife zu verhelfen.
Der Verlust eines Körperteils ist für Betroffene immer ein Schock – und eine Amputation im wahrsten Sinne des Wortes ein Einschnitt, der zahlreiche Veränderungen im Alltag von Patient*innen mit sich bringt. Die Anfertigung einer Prothese, die das verlorene Körperteil ersetzt, erfolgt dabei immer in enger Zusammenarbeit mit Orthopädietechniker*innen und besteht aus zahlreichen Bestandteilen, die alle mit größter Sorgfalt patientenindividuell gefertigt werden.
Ein wichtiges Element insbesondere einer Beinprothese ist der sogenannte Liner, ein meist aus Silikon gefertigter „Überzieher“, der wie eine Art Strumpf über den Amputationsstumpf gerollt wird und als Zwischenlage Komfort und Halt geben soll. Die Anforderungen an solch einen Liner sind sehr vielfältig: „Er soll den Stumpf vor Irritationen und schmerzhaften Druckstellen schützen, denn durch eine ungenaue Passform kommt es beim Laufen mit der Prothese zu hohen Belastungen durch Druck und Reibung“, erklärt Orthopädietechnikermeister Sidney Canavan. Gerade im Bereich der Unterschenkelprothesen ist die Entlastung knöcherner Prominenzen (Vorsprünge) und bestimmter Flächen sehr wichtig. Um den Druck gleichmäßig zu verteilen und Druckstellen vorzubeugen, kommen maßangefertigte Liner zum Einsatz. „Einen solchen Liner anzupassen, zu fertigen und zu liefern kann schon einmal drei Wochen dauern“, berichtet Canavan. Wartezeit, die sich negativ auf die Lebensqualität amputierter Personen auswirkt.
Forschung trifft Handwerk
Doch das muss nicht so bleiben: Das Sanitätshaus Tingelhoff aus Dortmund blickt auf bald 37 Jahre Erfahrung im Prothesenbau zurück und hat in dieser Zeit viele technische Innovationen gesehen und auch mitgestaltet. Die Anfrage des Lehrstuhls für Konstruktion und Produktentwicklung (LKP) der TU Dortmund, sich am Projekt „SiliLine3D“ zu beteiligen, beschied man daher gerne positiv. Ziel ist hier die Entwicklung neuartiger Liner aus medizinischem Silikon, die individuell an jeden Patienten angepasst werden können. Gefördert wird das Projekt im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.
Komplett neu ist die Erfahrung für die „Sanitätshausprofis aus dem Pott“ dabei nicht: Zwischen 2022 und 2024 führten Tingelhoff und die TU bereits ein Forschungsprojekt rund um 3D-gedruckte, diabetesadaptierte, patientenindividuelle Fußbettungen aus Silikon durch – kurz „DiPaFu3D“. „Aufbauend auf dieser erfolgreichen Kooperation waren wir natürlich gerne bereit, die Wissenschaftler vom LKP erneut mit Expertise und Praxiserfahrung zu unterstützen“, so Geschäftsführer Nils Tingelhoff.
Die jeweiligen Kompetenzen der Projektpartner ergänzen sich dabei optimal: Die TU liefert die eigens programmierte Software sowie leistungsstarke Hardware in Form des 3D-Druckers, Tingelhoff führt 3D-Scans der Beinstümpfe von Probanden durch, versorgt diese und berät. Eine der ersten Herausforderungen war die Wahl eines geeigneten Materials. „Aus der Erfahrung wussten wir bereits, dass ein 2-Komponenten-Silikon Verwendung finden würde – nur welches Material genau, mit welcher Stärke und Dichte, das mussten wir durch die Herstellung von Prototypen und entsprechende Materialerprobungen herausfinden“, erklärt Canavan.
Vom Scan des Patienten bis zum fertigen Liner läuft der gesamte Prozess vollständig digitalisiert und automatisch ab: Zunächst werden die Beinstümpfe mittels 3D-Scanner erfasst. Im nächsten Schritt wird softwaregestützt ein Linermodell generiert, dass alle anatomischen Anforderungen berücksichtigt. Aus diesem digitalen Modell werden daraufhin Gussformen abgeleitet, die im 3D-Drucker hergestellt werden. Letztlich folgen Silikonguss und Anpassung des Liners am Patienten. Aus dieser Kombination aus 3D-Druck und Gießverfahren entstehen so patientenindividuelle Liner mit lokalen Härtezonen, deren Form, Materialstärke und Härte genau auf die Bedürfnisse des jeweiligen Trägers abgestimmt sind.
Patientenorientierte Versorgung in Zeiten des Fachkräftemangels
Die Vorteile dieses neuen Verfahrens liegen für Canavan klar auf der Hand: „Da es sich bei Linern um Hygieneartikel handelt, die direkt auf der Haut aufliegen, muss man diese alle sechs Monate wechseln. Wir können mit dem neuen 3D-Druck-Verfahren einen Liner exakt reproduzieren. Heißt: Wenn der Stumpf sich in einem halben Jahr nicht groß verändert hat, können wir sofort einen neuen Liner anfertigen.“ Hinzu kommen die exakte Passgenauigkeit und besonders druckentlastende Eigenschaften des Materials. Auch die Geschwindigkeit spielt eine Rolle: Die Herstellungszeit verringert sich und somit auch die Wartezeit für Patient*innen.
Nils Tingelhoff sieht noch weitere Pluspunkte: „Wir als Versorger werden unabhängiger von Lieferketten und Lieferanten. Und letzten Endes verbessern wir in Zeiten des Fachkräftemangels auch die Versorgungslage unserer Patienten, weil weniger Arbeitsanteil von Fachkräften pro Patient notwendig ist.“
Noch ist das Projekt nicht abgeschlossen, doch erste Ergebnisse – insbesondere, was die Erstellung der Gussformen angeht – stimmen alle Beteiligten positiv. Auch auf dem „Innovationstag Mittelstand“ in Berlin im Juni 2026, an dem die TU und Tingelhoff ihr Projekt präsentierten, wurde „SiliLine3D“ gut aufgenommen. Bald soll es in die entscheidende Testphase gehen: Ab August 2026 soll die dauerhafte Erprobung an Patienten starten.
