3D-Druck: Maßgeschneiderte Einlegesohlen für Diabetes-Patienten

Drückt der Schuh? Üblicherweise verlagert man in diesem Fall das Gewicht und entlastet die schmerzende Stelle. Bei Diabetes-Patienten jedoch verkümmern oftmals die Nervenenden im Fuß – die Betroffenen spüren die schmerzende Stelle nicht. Dies kann zu Druckstellen und schließlich zu Wunden führen, die schlecht verheilen. Abhilfe oder zumindest Linderung versprechen Einlegesohlen, die an der verletzten Stelle sehr weich sind. Der Orthopädieschuhtechniker fertigt diese in Handarbeit aus verschiedenen Materialien passgenau an. Bisher lassen sich die Erfolge durch die Einlagen allerdings kaum wissenschaftlich nachvollziehen – schließlich ist jede Einlage eine Einzelanfertigung. Die Krankenkassen haben daher ein großes Interesse daran, den Prozess rund um die Einlegesohlen zu digitalisieren und damit für eine wissenschaftliche Datenerhebung zugänglich zu machen.

Im BMBF-Projekt „LAUF“, kurz für „Lasergestützter Aufbau von kundenindividueller Fußbekleidung“, soll die Prozesskette von der Vermessung des Fußes bis zum Herstellungsprozess der Sohlen vollständig digitalisiert werden. Mit der neu entwickelten Software soll der Orthopädieschuhtechniker die Sohle für jeden Patienten individuell entwerfen und das Ergebnis auf einem 3D-Drucker ausdrucken. Das bringt gleich mehrere Vorteile mit sich: Zum einen kann man – wie von den Krankenkassen gewünscht – leicht nachvollziehen, welche mechanischen Eigenschaften die jeweiligen Einlagen haben. Zum anderen lassen sich die Einlegesohlen deutlich kostengünstiger herstellen.

Die Voraussetzung für den 3D-Druck der Sohlen liegt in der Verfügbarkeit geeigneter Materialen. Der optimale Kunststoff für orthopädische Einlagen ist das sogenannte thermoplastische Polyurethan, kurz TPU. Ein Schwerpunkt im Projekt ist daher die Weiterentwicklung dieses Kunststoffs.

Parallel dazu werden die dreidimensionalen Strukturen optimiert, die dieser Kunststoff in der Einlage annehmen soll. Denn wie weich oder hart die Einlage später ist, hängt nicht nur vom Material selbst ab, sondern auch von seiner Ausformung. Über die Art der Struktur kann die Steifigkeit der Sohle präzise optimiert werden. Mit anwendungsnahen Belastungssimulationen wird ermittelt, welche Strukturen an welcher Stelle nötig sind, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.
Die so ermittelten Daten werden mittels 3D-Druck durch selektives Lasersintern, einem additiven Fertigungsverfahren, ausgedruckt. So sind bereits erste prototypische Einlegesohlen entstanden.