Starre Einlagenrohlinge: Wie liegt Formlabs im Vergleich?

Der Fuse 1+ 30W und Nylon 11 Powder eignen sich besonders gut zur Maßanfertigung der starren Einlagenkerne von orthopädischen Einlegesohlen. Um zu ermitteln, wie unsere Fertigungsmethode im Vergleich zu anderen Optionen in der Branche abschneidet, und sicherzustellen, dass unser Material den Ansprüchen des täglichen Gebrauchs standhält, haben wir eine Reihe von Tests der mechanischen Eigenschaften durchgeführt. 

Die Tests wurden extern am Orthopaedic Innovation Centre vollzogen und beinhalteten einen statischen 3-Punkt-Biegeversuch, einen dynamischen 3-Punkt-Biegeversuch und einen Ross-Flex-Test. Die gleichen Tests wurden auch an CNC-gefrästen Einlagenrohlingen aus Polypropylen und aus 3D-gedruckten Rohlingen aus PA 11 durchgeführt, die auf einem MJF-Drucker (Multi-Jet Fusion) von HP gefertigt wurden. Intern haben wir außerdem mit einer Reihe von manuellen Biegeversuchen über 180° die Haltbarkeit unserer angewinkelt gedruckten Einlagen geprüft. 

Im Folgenden erhalten Sie einen kurzen Überblick über die Testverfahren und deren Ergebnisse. Laden Sie für einen detaillierten Einblick unser Whitepaper zur Analyse der mechanischen Leistung herunter.

Entsprechend der Empfehlung von Fachleuten der Branche haben wir als Prüfmethoden statische und dynamische 3-Punkt-Biegeversuche und einen Ross-Flex-Test gewählt. Das Orthopaedic Innovation Centre (OIC) führte diese Versuche an unseren Probedrucken durch, sowie an zwei weiteren Probeteilen – einem aus PA 11 von HP und einem aus CNC-gefrästem Polypropylen. 

• Der statische 3-Punkt-Biegeversuch wurde bis zu einer Biegung von 60° durchgeführt (ca. 40 mm Verdrängung) und überschritt die für die normale Verwendung angenommenen 20-30° Biegung somit deutlich. Dieser Versuch liefert Daten über die relative Steifigkeit des Bogens der Einlagenkerne. 

• Der dynamische 3-Punkt-Biegeversuch diente dazu, eine grobe tägliche Verwendung zu simulieren und die allgemeine Robustheit zu bestimmen, indem jeder Einlagenkern mehrmals um 5 mm verdrängt wurde. Zu Vergleichszwecken wurden die nicht von Formlabs stammenden Probeteile über bis zu 2 Millionen Zyklen getestet (ein Standard vorheriger Tests von HP im OIC). Die Formlabs-Teile wurden über bis zu 4 Millionen Zyklen getestet, um eine einjährige Nutzung zu simulieren, die deutlich über dem Durchschnitt liegt. 

• Der Ross-Flex-Test wurde durchgeführt, um die Dauerbiegefestigkeit der Einlagen zu belegen. Sie wurden dafür 1,5 Millionen Mal zwischen 0° und 90° gebogen, was den Grad der erwarteten Nutzung ebenfalls weit übersteigt. 

Zusätzlich zur formellen Prüfung am OIC führte Formlabs an Probedrucken von Einlagenrohlingen, die im Winkel von 0° bis 50° vom Boden der Konstruktionskammer aus gedruckt wurden, auch interne manuelle Biegeversuche über 180° durch. Ziel dieses Tests war, zu demonstrieren, dass starre Einlagenkerne, die wie empfohlen in diesem Spektrum von Neigungswinkeln gedruckt werden, auch Kräften weit über den erwarteten täglichen Gebrauch hinaus zuverlässig standhalten. 

Keine der Einlagen versagte bei einer Verdrängung um 40 mm. Der Flexibilität nach in absteigender Reihenfolge geordnet lautet die Rangfolge: Formlabs, HP, Polypropylen. Dass die Formlabs-Probeteile die höchste Flexibilität aufwiesen, bedeutet, dass sie unter den Testteilen die haltbarsten sind und das Beschädigungsrisiko bei starker Beanspruchung bei ihnen am niedrigsten ist. 

Die Verdrängung des Formlabs-Probeteils um 40 mm.

Alle Proben hielten der Verdrängung um 5 mm über 2 Mio. Zyklen hinweg stand. Die Formlabs-Probe überstand weitere 2 Mio Zyklen (insgesamt also 4 Mio.) ohne Anzeichen von Schäden, was von einer Haltbarkeit zeugt, die die physischen Ansprüche des täglichen Gebrauchs über ein Jahr hinweg weit übersteigt, selbst bei einem besonders aktiven Lebensstil mit 10 000 Schritten pro Tag.

Alle Proben hielten einer Biegung von 90 ° mehr als 1,5 Mio. Mal stand. Die Formlabs-Proben zeigten eine höhere Energierückgabe als die Probeteile von HP, was auf einen größeren Patientenkomfort hinweist.

Alle Probeteile, die in Neigungen von 0° bis 50° vom Boden des Fertigungsvolumens gedruckt wurden, überstanden ausgiebige manuelle Biegeversuche über 180° und zurück. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Haltbarkeit von Druckteilen, die bei 50° Neigung oder weniger gedruckt werden.

Proben, die vor den Prüfungen 24 Stunden lang einer Luftfeuchtigkeit von 70 % ausgesetzt wurden, erzielten dieselbe Leistung wie Proben, die sich lediglich in normaler Umgebungsluft befanden (30-50 % Luftfeuchtigkeit am Teststandort). 

Laden Sie unser Whitepaper zur Analyse der mechanischen Leistung herunter, um die Ergebnisse im Detail einzusehen, oder nehmen Sie Kontakt zu unserem Expertenteam für medizinischen 3D-Druck auf, falls Sie Fragen über den 3D-Druck von Einlegesohlen mit den Drucklösungen von Formlabs haben.