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Fertigung einer universellen Hüftprothesenpfanne mittels Hochdruckblechumformung

authors:B.-A. Behrens, S. Betancur Escobar, H. Niemeier, A. Almohallami, M. Vucetic, I. Nolte, K. Lucas, C. Stukenborg-Colsmann, M. Lerch, A. Bouguecha
categories:Journals (reviewed)
year:2015
publication:Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Volume 46, Issue 9, pages 894–910, September 2015
doi:10.1002/mawe.201500398

Abstract

Der Einsatz von Hüftendoprothesen hat sich in den letzten Jahren als Routineeingriff entwickelt. Trotz dieser Erfahrung kommt es immer wieder zu Komplikationen. Besonders die Migration oder Lockerung der künstlichen Hüftpfannenkomponente aufgrund des belastungsadaptiven Knochenumbaus ist immer noch ein aktuelles Problem. Dies ist auf die veränderte mechanische Situation nach der Implantation der Prothese zurückzuführen. Eine weitere Problematik stellt der hohe Knochenverlust während der Implantation dar, der eine Revision der Prothese erschwert. Eine Lösung stellt der Einsatz von patientenindividuellen Prothesen dar. Aufgrund der zeitaufwändigen und kostenintensiven Herstellung ist der Einsatz dieser Prothesen bisher begrenzt.

Das übergeordnete Ziel des im Rahmen dieser Veröffentlichung vorgestellten Projektes ist die Erarbeitung und Etablierung eines innovativen Konzeptes zur Herstellung von patientenindividuellen Hüftprothesenpfannen aus Titanblechen mit dem Einsatz eines Blechumformverfahrens. Die Idee dieses Konzeptes beinhaltet die Entwicklung eines zweistufigen Prozesses, bei dem zunächst standardisierte Hüftprothesenpfannen mittels Hochdruckblechumformung gefertigt werden und anschließend im zweiten Schritt individualisiert werden. Diese Veröffentlichung beinhaltet die Ableitung der standardisierten Prothese. Hierfür wurde eine Konstruktionsmethodik generiert, die auf dem sogenannten Agglomerative Clustering basiert. Des Weiteren werden im Zuge dieser Veröffentlichung die Ergebnisse der numerischen Vorauslegung der ersten Prozessstufe sowie das entwickelte Werkzeugkonzept vorgestellt.