Jahresbericht 2017

Preiswürdige Innovation: Skoliose Korsett aus Metamaterialien.

Medizinforschung, Kunststoffe, Metamaterialien

Metamaterialien aus Kunststoffen mit variabler Steifigkeit fanden ursprünglich ihre Anwendung bei der Schwingungsminderung von Strukturen. Durch die Einstellbarkeit der Steifigkeit bildet das Material eine ideale Grundlage für ein Korsett zur Behandlung von Wirbelsäulenerkrankungen wie Skoliose. Die harte Basisstruktur stützt hierbei den Körper, wobei weiche Übergänge einen bequemen Sitz ermöglichen. Somit kommen medizinische Anforderungen in Einklang mit Komfort und individualisierbarem Design.

Metamaterialien mit variabler Steifigkeit

Die Verwendung von Metamaterialien im Bereich der Konstruktion von Bauteilen hat den Vorteil, dass bereits in der Entwurfsphase Bauteilen gezielte Eigenschaften eingeprägt werden können. Metamaterialen können in vielen Bereichen eingesetzt werden, um Schwingungen bzw. Wellenausbreitungen positiv zu beeinflussen. Hierzu zählen unter anderen die Optik, Akustik und Strukturdynamik. Metamaterialien aus Kunststoffen basieren auf einer Kunstharz-Basis. Die Steifigkeit lässt sich durch eine Bestrahlung mit UV-Licht und Wärme einstellen. Auf diese Weise wird der Vernetzungsgrad und somit die Härte des Polymers eingestellt. So ist es möglich Bauteile aus einem Material mit unterschiedlichen Härtegraden herzustellen. 

Funktionales und individualisierbares Design von orthopädischen Anwendungen

Metamaterialien mit variabler Steifigkeit finden ihre Verwendung bei orthopädischen Korsetten zum Beispiel zur Behandlung der Wirbelsäulenerkrankung Skoliose. Hierbei muss ein Stützkorsett über einen langen Zeitraum getragen werden. Existierende Korsetts haben den Nachteil, dass sie Druckstellen erzeugen und das grobe Design auf Abneigung insbesondere junger Patienten stößt, die sich bei der Verwendung unwohl fühlen. Durch den Einsatz des Metamaterials ist es einerseits möglich, harte und weiche Zonen zu erzeugen, um neben der stützenden Wirkung durch die flexible Nachgiebigkeit einen hohen Tragekomfort zu bieten. Andererseits kann bei der Gestaltung auf die Wünsche der meist jungen Skoliose Patientinnen eingegangen werden, um ein Korsett mit einem individuellen und modernen Design mit einer luftdurchlässigen Struktur zu schaffen. 

Mit diesem intelligenten, auf den Menschen angepassten, Leichtbauprojekt erzielten die Forscher den ersten Preis der Ideenrunde auf dem Fraunhofer-Netzwertsymposium 2017.

Das Fraunhofer LBF sucht Partner, die das Projekt bis zur Marktreife umsetzen.