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AddEndo

Evaluation additiver Fertigungsstrategien zum Umdrucken von hochkompakten und beweglichen Strukturen.

Förderung in der Forschung

Das Bundesforschungsministerium unterstützt die Durchführung von Forschungs- und Innovationsprojekten im Rahmen von themenspezifischen und in themenoffenen Förderprogrammen. Das breite Förderangebot ist auf wichtige Innovations- oder Technologiefelder, aber auch auf unterschiedliche Herausforderungen und Ausgangsbedingungen zugeschnitten. Dabei werden insbesondere innovative kleine und mittlere Unternehmen (KMU) mit spezifischen Förderprogrammen adressiert.

Motivation

Die Übertragung von hoch ansteckenden Infektionskrankheiten, wie beispielsweise Lungenkrankheiten oder Tuberkulose, stellt in Krankenhäusern eine akute Herausforderung für Patient und Personal dar. Besonders kritisch sind hierbei invasive Instrumentarien, die stationär aber auch intraoperativ eingesetzt werden. Um das Infektionsrisiko zu minimieren, müssen diese entweder sehr leicht zu desinfizieren sein oder nach einmaliger Nutzung entsorgt werden (Single-Use). Flexible Endoskope, z. B. zur Intubation kritischer Sars-CoV-2 Patienten, sind aufgrund des komplexen Aufbaus und umfassender Funktionsanforderungen nur sehr kosten- und zeitintensiv keimfrei aufzubereiten. Zusätzlich führen der komplexe Aufbau und aufwändige Fertigungs- und Montageverfahren zu hohen Herstellkosten.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Forschungsprojekts AddEndo ist es, neuartige Produktionsverfahren unter Nutzung additiver Fertigungsprozesse für die Medizintechnik zu erproben. Dies ermöglicht die kostengünstige Fertigung von komplexen und beweglichen Baugruppen für diese Branche. Das Verfahren soll dabei dem natürlichen, bionischen Wachstumsprozess vom Skelett eines Schuppenkriechtiers (Schlangenart) nachempfunden werden, die von „Innen nach Außen“ wachsen und aufgebaut sind. Exemplarisch soll dies im Rahmen des Vorhabens anhand einer komplexen und gleichzeitig kostenintensiven Baugruppe, einer flexiblen Endoskopspitze, demonstriert werden.

Dazu wird zunächst das bionisch inspirierte Designkonzept des Demonstratorbauteils entwickelt. Anschließend sollen drei unterschiedliche Fertigungsprinzipien unter Nutzung additiver Fertigung zum dreidimensionalen Umdrucken, bzw. Umgießen der filigranen Strukturen erprobt werden. Die Herausforderung besteht in den notwendigen Detailauflösungen, um die Beweglichkeit der Strukturen sicherzustellen, ohne innenliegenden Funktionselemente, wie Bildsensoren und LEDs zu beschädigen und diese zu schützen. Auf Basis der Ergebnisse sollen die unterschiedlichen Fertigungsansätze hinsichtlich ihres technischen und wirtschaftlichen Potenzials bewertet und ein finales Konzept ausgewählt werden.

Innovation und Perspektiven

Mit dem angestrebten Vorhaben wird ein völlig neuartiges Fertigungs- und Montageprinzip von flexiblen Endoskopen entwickelt, welches die Herstellkosten für Medizinprodukte signifikant reduzieren wird.

Zusätzlich sollen die neuartigen, funktionsintegrierten Fertigungsmethoden auch auf weitere Branchen und Anwendungen übertragen werden, z. B. additiv gefertigte bionische Strukturen mit integrierten Sensoren im Bereich der Robotik, wie Kameras, Taster oder Sensoren.

Beitrag von SCHÖLLY

Schölly beschäftigt sich seit 1985 mit der Entwicklung von medizinischen Visualisierungssystemen. Kernfelder sind hierbei die starre und flexible Endoskopie sowie die 3D-Endoskopietechnik. Mit der langjährigen Erfahrung bringt Schölly Expertise aus der Entwicklung, Montage und Zulassung von miniaturisierten, hochintegrierten aufbereitbaren Endoskopen, Single-Use Zubehör und gesamten Endoskopiesystemen in dieses Projekt ein.

Von Schölly federführend sind die Anforderungen und Spezifikationen, die Entwicklung bionisch inspirierter Endoskopspitzen, die Bereitstellung der funktionellen Bauteile, der Aufbau von Probekörpern und Demonstratoren zur Erprobung der verschiedenen Herstellungsverfahren und die Prozessentwicklung und -durchführung des Umgießens, sowie die abschließende Beurteilung der Ergebnisse in Bezug auf die Anforderungen.

Projekt-Steckbrief

Projekttitel:
Evaluation additiver Fertigungsstrategien zum Umdrucken von hochkompakten und beweglichen Strukturen (AddEndo)

Fördermaßnahme:
Biologisierung der Technik

Projektlaufzeit:
01.07.2022 – 31.12.2023

Projektpartner:
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
• SCHÖLLY FIBEROPTIC GMBH, Denzlingen