3D-Druck: Maßgeschneiderte Einlegesohlen

Im BMBF-Projekt „LAUF“, kurz für lasergestützter Aufbau von kundenindividueller Fußbekleidung, arbeiten Forscher der Fraunhofer-Institute für Werkstoffmechanik IWM und für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT gemeinsam mit Industriepartnern an dieser Digitalisierung.

„Die digitale Vermessung des Fußes ist bereits Usus. Im Projekt haben wir nun auch den Herstellungsprozess der Sohlen vollständig digitalisiert“, erläutert Dr. Tobias Ziegler, Wissenschaftler am IWM. „Mithilfe der neu entwickelten Software kann der Orthopädieschuhtechniker die Sohle patientenindividuell entwerfen und das Ergebnis auf einem 3D-Drucker ausdrucken.“

Das bringt aus Sicht der Forscher gleich mehrere Vorteile mit sich: Zum einen kann man leicht nachvollziehen, welche mechanischen Eigenschaften die jeweiligen Einlagen haben. Zum anderen lassen sich die Einlegesohlen deutlich kostengünstiger herstellen. In etwa zwei Jahren könnte diese Software den Orthopädietechnikern über das Projektmitglied IETEC zur Verfügung stehen.

Die Basis für den 3D-Druck der Sohlen legten vor einigen Jahren die Industriepartner Covestro und Lehmann&Voss&Co. Sie haben mit thermoplastischem Polyurethan erstmals ein sehr weiches Material für den 3D-Druck entwickelt. Dieses eignet sich sehr gut für orthopädische Einlagen. Gemeinsam mit UMSICHT-Experten entwickeln sie nun weitere Typen dieses Kunststoffs, die sich noch besser eignen.

Die Wissenschaftler vom IWM optimieren unterdessen die dreidimensionalen Strukturen, 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.

Die Daten für die verschiedenen Einlagen gehen an die Industriepartner rpm GmbH und Sintermask, die sie über 3D-Drucker durch selektives Lasersintern, einem additiven Fertigungsverfahren, ausdrucken. Der Partner Explius ist zuständig für die 3D-Datenverarbeitung.

Das Team vom UMSICHT optimiert dabei den Druckprozess. Ist eine Einlage ausgedruckt, führt ihr Weg zurück zum IWM: Hier wird geprüft, wie belastbar sie ist, bis die Sohle versagt – etwa durch Zugversuche, Abrieb- und Biegeprüfungen. So sind bereits erste prototypische Einlegesohlen entstanden.