Innovatives Federelement aus Carbon nutzt Bewegungsenergie

Forschende der TU Clausthal bringen sich in ein Kooperationsprojekt zur Entwicklung und Erforschung einer neuartigen prothetischen Versorgung für Patienten mit Teilfußamputationen ein

Das Verbundprojekt „Bionic Walker“ wird durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert und hat zum Ziel, eine neue prothetische Versorgung für Patienten zu entwickeln und zu erforschen, denen Teile des Fußes amputiert wurden. Unter Führung der Reha-OT Lüneburg Melchior & Fittkau GmbH sind Forschende vom Institut für Polymerwerkstoff und Kunststofftechnik (Außenstelle Stade) der TU Clausthal und vier weitere Partner an der Kooperation beteiligt. Der Clausthaler Part wird bis Mitte 2023 mit rund 220.000 Euro gefördert.  

Die Aufgabe der neuen prothetischen Versorgung besteht in der Wiederherstellung einer normalen, dynamischen und symmetrischen Gangabwicklung für Patienten nach Teilfußamputationen, um Folgebeschwerden durch Veränderungen des Ganges zu vermeiden. So wird ihnen ermöglicht, schneller in den gesellschaftlichen und beruflichen Alltag zurückzukehren. Erreicht wird die wesentliche Funktion des Produkts durch ein spezielles Federelement aus carbonfaserverstärktem Kunststoff, das die Charakteristik der nicht mehr vorhandenen anatomischen Strukturen nachbildet. Genau wie bei einem gesunden Bewegungsapparat wird ein Teil der kinetischen Energie beim Auftreten während des Gehens als potenzielle Energie in dem Federelement gespeichert. Beim erneuten Abheben des Fußes dient die komprimierte Feder der Unterstützung des Patienten und verringert den erforderlichen Kraftaufwand.

Ausgehend von einer ganganalytischen Ermittlung der medizinischen Anforderungen findet innerhalb des Kooperationsprojekts die komplette Entwicklung, Fertigung und Zusammenführung aller Komponenten zu einem Demonstrator statt. Dessen Funktionsfähigkeit und Wirkung wird über statische und zyklische Versuche in einer Prüfmaschine, über mehrachsige Versuche mit einem Industrieroboter sowie realitätsnahe Versuche im Ganglabor nachgewiesen. Ein Patent für das Produkt wird bereits beantragt.

Um die interdisziplinären Herausforderungen zu meistern, sind neben dem federführenden Unternehmen als Industriepartner die Zeisberg Carbon GmbH aus Hannover und die OK Gummiwerk Otto Körting GmbH aus Hameln an diesem Projekt beteiligt. Als Forschungspartner bringen das Clausthaler Institut und das Institut für Flugzeugbau und Leichtbau der TU Braunschweig, die gemeinsam als Teil der im Forschungszentrum CFK Nord in Stade ansässigen Niedersächsischen Forschungskooperation zur Hochleistungsproduktion von CFK-Strukturen auftreten, ihre Kompetenzen ein. Zudem ist das Institut für Orthopädische Bewegungsdiagnostik der Medizinischen Hochschule Hannover beteiligt. Das Konsortium wird im Rahmen des ZIM-Programms vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert und administrativ unterstützt durch die Wirtschaftsförderungs-GmbH für Stadt und Landkreis Lüneburg.

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Mithilfe eines neuartigen Federelementes aus carbonfaserverstärktem Kunststoff sollen Patienten auch nach Teilfußamputationen wieder normal gehen können. Foto: Reha-OT