Neue Gestaltungslösungen sind zunehmend bei medizintechnischen Produkten gefragt, um bei komplexen Strukturen gleichzeitig maximale Funktionalität und hohe Benutzerfreundlichkeit zu garantieren. Besonders gut veranschaulicht dies eine unter Anwendung generativer Fertigungsverfahren entwickelte Prothese. Im Design-Museum »Disseny Hub Barcelona« (DHuB) wird sie seit dem 5. Mai 2010 ausgestellt.

Die Umsetzung hoher gestalterischer Ansprüche wird durch den Einsatz generativer Fertigungsverfahren ermöglicht. Diese Technologie überzeugt durch eine schnelle und flexible Produktion ohne manuelle Umwege, wodurch individuelle Bauteile bei geringem Materialverbrauch effizient hergestellt werden können. Auf der Grundlage von CAD-Daten wird im Produktionsprozess Polyamidpulver in dünnen Schichten auf eine Plattform aufgetragen und anschließend jede Schicht mit der darunterliegenden über einen Laser verschmolzen. Somit können maßgeschneiderte, funktionelle und hochtechnisierte Produkte mit komplexen Strukturen auch unter Einbeziehung bionischer Vorbilder entwickelt und hergestellt werden.

»Ein gutes Designkonzept kann einen hohen Qualitätsanspruch illustrieren und den Wert eines Produkts für den Kunden steigern«, sagt Jannis Breuninger, der die generative Prothese entwickelt hat. »Das Ziel der Forschungs- und Entwicklungsarbeit der Forscher am Fraunhofer IPA ist es, durch die Umsetzung von ingenieurswissenschaftlichem Konstruktionswissen auf einem hohen gestalterischen Niveau maßgeschneiderte Produkte für den Kunden anzufertigen.«

Bestimmend für die Form eines Produkts ist jedoch nicht allein die ästhetische Gestaltung. Vielmehr richtet sich der Fokus des Designkonzepts auf die praktische Handhabung des Objekts. Das Design ist also in erster Linie zweckorientiert und soll jene Funktionen erfüllen, die den individuellen Anforderungen des Anwenders gerecht werden. Vor allem bei Medizinprodukten ist es hinsichtlich Qualität, Wirksamkeit und Benutzerfreundlichkeit notwendig, Ideen und Bedürfnisse der Kunden aufzugreifen und in den Entwicklungsprozess einfließen zu lassen. Nur so kann sichergestellt werden, dass das Produkt die gewünschten Komforteigenschaften mit sich bringt und gleichzeitig komplexe Funktionalitäten aufweist.

Die Grundlage bei der Konzeption medizintechnischer Lösungen bilden ergonomische Überlegungen, die sich am zukünftigen Nutzer orientieren. Das Ziel dabei ist es, die Ausführungsbedingungen der Mensch-Maschine-Schnitt­stelle so zu gestalten, dass die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems verbessert wird und die auf den Menschen einwirkenden Belastungen gemindert werden. Um ein optimales Ergonomiekonzept zu erstellen, werden notwendige Handlungs- und Bewegungsabläufe sowie relevante Umwelteinflüsse analysiert. Zudem werden Ansätze aus anderen Branchen integriert und weiterentwickelt.

Von der Produktidee bis zur Markteinführung entwickelt das Fraunhofer IPA das passende Konzept ganz im Sinne des Kunden. Zur Analyse von Wirkprinzipien und Umwelteinflüssen werden Simulationen durchgeführt und physische Prototypen angefertigt, um technische Widersprüche und Risiken bereits zu Beginn des Entwicklungsprozesses zu minimieren. Das Ergebnis ist ein maßgeschneidertes Produkt, das gleichzeitig die gewünschten Funktionen erfüllt und hohen gestalterischen Ansprüchen genügt.

Die vom Fraunhofer IPA unter der Anwendung generativer Technologien entwickelte Prothese illustriert in besonderer Art und Weise die Verbindung von Ästhetik und Funktionalität. Sie bietet Amputierten neue Möglichkeiten, trotz ihrer Beeinträchtigung den Alltag zu meistern, indem sie sich nicht nur funktional, sondern auch gestalterisch an den Lebens­stil des Betroffenen anpasst. Anstatt der aufwändigen Anprobe am Patienten werden die erforderlichen Daten und individuellen Maße direkt am Computer generiert und anschließend in die Konstruktion integriert. Die Prothese wird derzeit auf der Ausstellung »Working Prototypes« im DHuB-Museum in Barcelona präsentiert. Die darin gezeigten Exponate geben einen umfassenden Überblick über die Konzeption und Herstellung der Designlösungen. Darüber hinaus bieten sie den Besuchern die Möglichkeit, sich ein Bild vom aktuellen Stand generativer Fertigungstechnologien sowie von Veränderungen und Herausforderungen des Produktionsprozesses im Bereich Design zu machen.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA / IDW - 13.08.2010.