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Biomechanical Engineering

Endoprothesen, Frakturplatten und Instrumentar

Drehmomentratsche mit Ratschenmechanismus und eingesetzem Bit für das Zahnimplantat.
Drehmomentratsche für Zahnimplantate

Anhand von Recherchen werden Belastungen von künstlichen Gelenken (Endoprothesen), Knochenbruchplatten (Frakturplatten) und OP-Werkzeug (Instrumentar) definiert. Wir führen geeignete Tests und Berechnungen durch, um das Pflichtenheft zu vervollständigen. Diese Werte stellen die Grundlage für eine erfolgreiche Produktentwicklung dar. Von uns am Computer entworfene Konstruktionslösungen diskutieren wir in Zusammenarbeit mit Ärzten und Fachpersonen. Dadurch lassen sich Probleme frühzeitig erkennen und beheben.

Um Bauteile in technischer Hinsicht optimal definieren zu können, ist eine Berechnung mittels Finite-Elemente-Methode unerlässlich. Prototypen werden auf unseren Prüfmaschinen getestet, um sicher zu stellen, dass das Produkt die geforderten Funktionen erfüllt und den Belastungen standhält.

Testentwicklung und Testung von Medizinalprodukten

Dehnmessstreifen Messen die Mikrobewegungen zwischen künstlichem Knochen und implantiertem Gelenk.
Messeinheit zur Messung von Mikrobewegungen

Damit Medizinalprodukte verwendet und implantiert werden dürfen, sind diese diversen statischen und dynamischen Tests zu unterziehen. Standarduntersuchungen am IMES erfolgen nach geltenden Normen der Industrie. Für neuartige Produkte definieren wir in Zusammenarbeit mit unseren Kunden entsprechende Prüfverfahren und legen die Testparameter fest. Die dafür notwendigen Hilfseinrichtungen werden von uns konstruiert und in institutseigenen Werkstätten produziert. Dank einer modularen Messdaten-Erfassung lassen sich Signale von Kraftsensoren, Dehnmessstreifen problemlos erfassen. Abschliessende Testberichte dokumentieren die aufgezeichneten Daten und Auswertungen.

Berechnen von Gelenksbelastungen

Kiefersimulationsmodell mit Gelenken, Bändern und Muskeln zur Ermittlung von Kräften im und am Kiefer.
Knochen-Muskel-Modell eines Kiefers

Zur Bestimmung von Gelenkkräften erstellen wir sogenannte Knochen-Muskel-Modelle. Die notwendigen Daten für den Modellaufbau gewinnen wir aus Computertomografie-Daten (CT) und gemessenen Muskelströmen (EMG-Daten) sowie aus der Fachliteratur. Am Computer berechnete Modelle werden mit geeigneten Tests verglichen und validiert. Diese Muskel- und Gelenkkräfte dienen als Randbedingungen in Finite-Element-Simulationen zur Bestimmung der Belastungsverteilung im Knochen. So lassen sich zu hohe Beanspruchungen bei der Entwicklung von Implantaten frühzeitig erkennen und durch geeignete Massnahmen verringern.

Projektbeispiele

Schlüssel
für Zahnimplantate

Testkonzept
für Rückenimplantate

Belastungen
im Unterkiefer

FE-Analyse
an Zahnimplantaten