Masterthesis von Niklas Hamann (Einzelprojekt)
Mentoring : Prof. Elke Mathiebe, Prof. Bernd Neander
HTW Dresden - Fakultät Design, 2016
Material : SLS-3D-Druck, Nylonband mit Klett
Software : Rhinoceros 3D, Grasshopper
Hardware : Windows Kinect Tiefensensor
Ziel dieser Arbeit ist es die Prozesse bei der Erstellung, Anpassung und Produktion maßgefertigter orthopädischer Produkte neu zu denken. In diesem Bereich stellt besonders die Erfassung der Daten durch 3D-Scanning eine unzureichende Lösung dar. So reproduziert diese Technik lediglich die Oberfläche des menschlichen Körpers als digitales 3D-Modell, jedoch haben orthopädische Indikationen ihre Ursache zumeist in den Gelenken, Bändern und Muskeln unter der Haut. Hier erlangt das orthopädische Personal viele medizinische Informationen durch Berühren und Bewegen der betroffenen Körperteile, was ein herkömmlicher 3D-Scan nicht abbilden kann.
Neben den eigentlichen 3D-Daten können Tiefensensoren, wie die Kinect, mit einer zusätzlichen normalen Kamera auch Farbinformationen als Texturen speichern. Will man nun ein Objekt, wie z.B. eine Orthese an den 3D-Scan anpassen, braucht es diese Farbinformationen nicht, sie bleiben ungenutzt. Dabei liegt genau da eine weitere Schnittstelle, um analoge Informationen zu erfassen und als Parameter in einen Algorithmus zu transferieren.
Konkret geschieht dies hier in Form von grünen Markern die das orthopädische Personal vor dem Scannen auf das betroffene Körperteil aufbringt. Durch den Farbkontrast zur eher rötlichen Haut des Menschen lassen sich diese Stellen nach dem Scannen algorithmisch isolieren (ähnlich wie Green Screen Technologie im Film). Die isolierten Bereiche können nun genutzt werden, um Zonierungen oder Verdichtungen in der späteren Geometrie zu definieren. Dadurch kann die Orthese an weniger kritischen Stellen offener, flexibler und leichter gestaltet werden.
Die genaue Verwendung des Systems ist hierbei noch offen und kann vielfältig sein. Das orthopädische Personal könnte z.B. besonders schmerzempfindliche Stellen markieren, oder unter der Haut liegende Gelenke und Knochen. Dies sind wertvolle Daten, die ein reiner 3D-Scan nicht erfassen kann. Auch die jetzt noch punktförmigen Marker könnten um Linien oder andere Formen und Farben erweitert werden, um mehr Möglichkeiten der Anpassbarkeit zu schaffen.
Die hier entstandene Orthese ist nur ein demonstratives Beispiel für ein Produkt, das mithilfe dieser neuen Technik angepasst und bearbeitet wurde. Die Methodik lässt sich auf sämtliche (orthetische) Produkte anwenden, die im 3D-Druck Verfahren für den Patienten maßgefertigt werden. Denkbar wäre es auch nicht medizinische Informationen in anderen Bereichen durch die Farbcodierung zu transferieren.
