AG Numerische Simulation und Implantattechnologie

In der Arbeitsgruppe Numerische Simulation/Implantattechnologie des FORBIOMIT werden computergestützte Analysen zu verschiedenen biomechanischen Fragestellungen durchgeführt. Für die Simulation anatomischer Strukturen stehen die notwendigen Methoden des Reverse Engineering zur Verfügung. Es können z. B. aus CT-Daten Knochen segmentiert, dreidimensional rekonstruiert und in CAD-Modelle umgewandelt werden. Diese eignen sich bereits für virtuelle Implantationen mit entsprechenden CAD-Simulationen, z. B. der Bewegungsumfänge von Endoprothesen. Darüber hinaus bilden die rekonstruierten Daten die Basis für Finite-Elemente-Analysen und Mehrkörpersimulationen.

In der Arbeitsgruppe bestehen weitreichende Erfahrungen in der numerischen Untersuchung des Knochen-Implantat-Verbunds. Angefangen bei Fragen zur Implantation, wie z. B. der Beanspruchung einer Knieendoprothese beim Einschlagen oder der Deformation einer Pressfit-Pfanne im Knochenlager, bis hin zu Fragestellungen der Gelenkstabilität, Gelenkbelastung und Verteilung der Muskelkräfte werden verschiedenste Modelle erstellt. Dabei wird größter Wert auf die Qualität bzw. Belastbarkeit der numerischen Ergebnisse gelegt. Neben Konvergenzstudien und Sensitivitätsanalysen werden stets experimentell ermittelte Vergleichswerte zur Überprüfung der Simulation herangezogen und teils eigene Experimente aufgesetzt.

Die Charakterisierung der für die Simulationen notwendigen Materialeigenschaften wird in Zusammenarbeit mit der AG Experimentelle Biomechanik und externen Projektpartnern vorgenommen. Im Fokus der Implantattechnologie innerhalb der Arbeitsgruppe stehen Anwendungen für den segmentalen Knochenersatz, die Integration von Sensorik in Endoprothesen sowie neue Möglichkeiten der Implantatfixation.

Projektträger

AG-Leiter

Mitarbeiter

  • Thomas Bender, M. Eng.
  • Josephine Mauck, M. Sc.
  • Christian Schulze, M. Sc.
  • Danny Vogel, M. Sc.
  • Andreas Geier, M. Sc.