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Medizintechnik

FUTURVision Innovation Realisierung

Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin

ORBIT Mehr Durchblick im OP

Telemedizin Heilung per Fernbeziehung

Inhalt

04 ORBIT – mehr Durchblick im OP

07 Besser informiert mit openOR

08 Rapid Splint: Das passt.

10 Navi für die HNO-Chirurgie

12 Telemedizin: Heilung per Fernbeziehung

14 Biofeedback hilft Gehen lernen

16 Schicht für Schicht zum perfekten Implantat

18 Auf leisen Rädern durch den Berliner Untergrund

20 pi4-workerbot – zweiarmiger humanoider Roboter für die Praxis

22 Coole Werkzeuge

24 Interview

27 Partnerunternehmen

28 Ausstattung

29 Ereignisse und Termine

35 Terminkalender

36 PTZ im Überblick

© Fraunhofer IPKNachdruck, auch auszugsweise, nur mit vollständiger Quellenangabe und nach Rücksprache mit der Redaktion.Belegexemplare werden erbeten.

Impressum

FUTUR 2/201113. JahrgangISSN 1438-1125

HerausgeberProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

MitherausgeberProf. Dr.-Ing. Roland JochemProf. Dr.-Ing. Erwin KeeveProf. Dr.-Ing. Jörg KrügerProf. Dr.-Ing. Kai MertinsProf. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Prof. Dr.-Ing. Günther SeligerProf. Dr.-Ing. Rainer Stark

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

Institut für Werkzeugmaschinen undFabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin

Chefredaktion Steffen Pospischil

RedaktionClaudia Engel, Ina Roeder

KontaktFraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institutsleitung Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart UhlmannPascalstraße 8-910587 BerlinTelefon +49 30 39006-140Fax +49 30 39006-392info@ipk.fraunhofer.dehttp://www.ipk.fraunhofer.de

Gestaltung und Produktion Sonja Hugi

Herstellung Heenemann Druck GmbH

Fotos Medienboard Berlin-Brandenburg: 34Norbert Michalke: S. 14, 15Angela Salvo Gonzales: 30, 31 (unten)Scopis: 10,11 (oben), 25, 26SLM Solutions: 16Katharina Strohmeier: 20 und 21 (mit freundlicher Genehmigung der pi4_robotics GmbH), 28, 31 (oben)TU Berlin, Fachgebiet Schienenfahrzeuge: 19 TU Berlin, Pressestelle/Dahl: 29Ziehm: 27

FUTUR 2/2011 3

Kapitän, Pilot und Chirurg haben eines

gemeinsam: Sie bewegen sich oft in unbe-

kanntem Terrain und sind beim Navigieren

auf modernste Technik angewiesen. Wenn

die Geräte versagen, sind Leben bedroht.

Am Produktionstechnischen Zentrum ent-

wickeln wir Systeme, die Medizinern detail-

lierten Einblick in den Körper des Patienten

gewähren. Unsere bildgebenden Systeme

zeigen an, wo sich das Operationsinstru-

ment befindet, wo der Krankheitsherd liegt

und welches der sicherste Weg dorthin ist.

Chirurgische Eingriffe sicher und effizient zu

gestalten, das ist das Ziel des Berliner Zen-

trums für Mechatronische Medizintechnik

BZMM, einer Kooperation des Geschäfts-

feldes Medizintechnik am Fraunhofer IPK

und der Charité – Universitätsmedizin Ber-

lin. Der interdisziplinäre Zusammenschluss

von Ingenieuren, Medizinern und Informa-

tikern ist das Herz unserer Medizintechnik.

Zum Wohle der Patienten immer auf dem

neuesten Stand zu sein, ist unser Anspruch.

Uns ist dabei stets bewusst, dass Menschen

keine Maschinen sind, die mit standardisier-

ten Ersatzteilen abgefertigt werden können.

Maßfertigung statt Massenfertigung lautet deshalb einer unserer Ansätze. Je exakter

etwa ein Implantat individuell angepasst ist,

umso besser wird es vom Körper ange-

nommen. Das bedeutet weniger Kompli-

kationen während der Heilung und bessere

Einsetzbarkeit im Alltag, kurz: mehr Lebens-

qualität für den Patienten. Mit generativen

Fertigungstechnologien wie dem Selek-

tiven Laser Sintern können wir Körperteile

exakt nachbilden, bis hin zur individuellen

Innengestaltung und Oberflächenstruktur

einzelner Knochen und Implantate.

Doch auch die professionellste Operation

und das beste Implantat nützen wenig,

wenn Patienten nach dem Eingriff auf sich

allein gestellt sind. Neben guter Pflege und

Zuwendung benötigen sie häufig auch

ein exakt auf ihren Zustand abgestimmtes

Training, um die Selbstheilungskräfte des

Körpers bestmöglich zu aktivieren. Mit

unseren automatisierten Therapiegeräten

können Bewegungsabläufe schonend

und kontrolliert eingeübt werden. Da der

Physiotherapeut körperlich entlastet wird,

kann sich das Training nach der Kondition

des Patienten richten, nicht nach der des

Therapeuten. Viele Übungen können per

Tele-Reha und Force Feedback auch ins

heimische Wohnzimmer verlegt werden,

überwacht und angeleitet von einem Thera-

peuten in der Klinik, der am Bildschirm kor-

rigierend in die Bewegungen des Patienten

eingreifen kann.

Medizintechnik heißt Patientenbedürfnisse

ernst zu nehmen. Wir sind davon über-

zeugt, dass Hightech keinen Eigenzweck

haben darf. Auch die modernste techno-

logische Entwicklung gewinnt ihren Wert

erst durch ihren zuverlässigen Dienst – ihren

Dienst am Menschen.

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

Editorial

Forschung und Entwicklung4

► Beispiel Wirbelsäulenimplantate

Dank der 3-D-Bildgebung können Medizi-

ner z. B. die Reposition von Knochenbrü-

chen an Gelenken exakt beurteilen oder

Implantate millimetergenau ausrichten,

ohne kritische anatomische Strukturen zu

beschädigen. Ein Beispiel hierfür ist die

Überprüfung der korrekten Lage von Im-

plantaten in der Wirbelsäule relativ zu den

sensiblen Nervenbahnen des Rückenmarks.

Um Frakturen, Tumore, Entzündungen oder

Instabilitäten der Wirbelsäule zu behandeln,

werden benachbarte Wirbelkörper mit

Hilfe von Pedikelschrauben dauerhaft fi-

xiert. Der Spinalkanal der Wirbelsäule und

das darin verlaufende Rückenmark dürfen

dabei nicht verletzt werden. Aufgrund

der fehlenden Tiefeninformation ist mit

zweidimensionalen Röntgenbildern eine

Fehlplatzierung der Implantatschrauben

und eine dadurch entstehende Verletzung

des Nervenkanals nicht erkennbar. Nur

die 3-D-Bildgebung kann hier die exakte

Überprüfung der Implantatlage gewähr-

leisten. Um notwendige Korrekturen bereits

während der Operation durchzuführen und

patientenbelastende und kostenintensive

Folgeeingriffe zu vermeiden, muss die

3-D-Bildgebung intraoperativ zum Einsatz

kommen.

► Konventionelle 3-D-Systeme

Bei konventionellen 3-D-Röntgensyste-

men, wie 3-D-C-Bögen oder intraoperativ

einsetzbaren Computertomographen,

rotieren Röntgenquelle und Röntgen-

detektor in einer starren Anordnung

kreisförmig um den Patienten, um einzel-

ne Projektionsbilder aufzunehmen und

daraus 3-D-Bilddaten zu rekonstruieren.

Diese kreisförmige Bewegung um den

Patienten ermöglicht zwar eine hohe

Rekonstruktionsqualität, umschließt aber

den Patienten vollständig und versperrt

somit den Zugang für den Chirurgen. Der

chirurgische Arbeitsablauf wird dadurch

erheblich beeinträchtigt. Operationen

müssen in der Regel mehrere Minuten

unterbrochen werden, um das System an

den OP-Tisch zu fahren und am Patienten

auszurichten. Deshalb wird die intraopera-

tive 3-D-Röntgenbildgebung derzeit noch

nicht routinemäßig eingesetzt.

► Inside ORBIT

Um die intraoperative 3-D-Röntgen-

bildgebung zu vereinfachen, den freien

Patientenzugang zu gewährleisten und die

Aufnahmedauer zu verkürzen, entwickelt

das Fraunhofer IPK in Kooperation mit

der Charité – Universitätsmedizin Ber-

lin und der Ziehm Imaging GmbH den

offenen 3-D-Röntgenscanner »ORBIT«.

In Deutschland werden jährlich rund 1,2 Millionen komplexe chirurgische Operationen durchge-

führt. Um das Komplikationsrisiko zu verringern und Folgeeingriffe zu vermeiden, kontrollieren

die Ärzte schon während des Eingriffs das Operationsergebnis mit Hilfe von Röntgendiagnostik.

Zweidimensionale Röntgenbildaufnahmen sind oftmals nicht ausreichend, um Operationssi-

tuationen genau bewerten zu können. Die dreidimensionale Bildgebung dagegen liefert eine

exakte räumliche Abbildung vom Körperinneren eines Patienten. Damit hat sie sich als unver-

zichtbares Hilfsmittel für Chirurgen etabliert. Ihr Nachteil: Chirurgische Eingriffe müssen für die

3-D-Aufnahmen komplett unterbrochen werden. ORBIT, eine Neuentwicklung von Fraunhofer

IPK und Charité, lässt den Chirurgen freien Zugang zum Patienten und kann so besser in den

Operationsablauf integriert werden.

ORBIT – mehr Durchblick im OP

Intraoperative Bildgebung

Wirbelsäulenchirurgie: Bildaufnahmequalität von ORBIT und konventionellen C-Bögen im Vergleich

FUTUR 1/2011 5

Systementwurf des offenen 3-D-Röntgenscanners ORBIT

Das Projekt, das vom Bundesministerium

für Bildung und Forschung gefördert wird,

gewann bereits die Innovationspreise Medi-

zintechnik 2007 und 2010 des BMBF.

ORBIT basiert auf einem neuen konischen

Bildaufnahmekonzept, das die Forscher

ausgehend von mathematischen Opti-

mierungen der Projektionsrichtungen hin-

sichtlich der erreichbaren 3-D-Bildqualität

entwickelt haben. Dabei bewegt sich die

Röntgenquelle nicht um den Patienten

herum, sondern ausschließlich kreisför-

mig oberhalb des Patienten. Das gesamte

ORBIT-System besteht aus drei Modulen:

einem mobilen Gelenkarm mit steuerba-

rer Röntgenquelle, einem digitalen Flach-

bilddetektor, der direkt in den OP-Tisch

integriert oder fest auf diesem positioniert

ist, und einer mobilen Bildbetrachtungs-

einheit.

Mit einem Labormuster wurde die Mach-

barkeit des neuen Bildaufnahmekon-

zeptes nachgewiesen und die erreich-

bare Bildqualität experimentell für eine

Anwendung in der Wirbelsäulenchirurgie

untersucht. Dabei schnitt ORBIT eindeutig

besser ab, als herkömmliche C-Bögen.

Da diese seitlich zum Patienten ausge-

richtet sind, befinden sich die metallenen

Pedikelschrauben der Wirbelkörper in

der Rotationsebene der C-Bögen. Dies

führt zu bildstörenden Metallartefakten in

der 3-D-Rekonstruktion, wodurch deren

Verwertbarkeit erheblich beeinträch-

tigt ist. Bei der von Fraunhofer IPK und

3-D-C-Bogensystem im Einsatz bei der Charité –

Universitätsmedizin Berlin

Charité entwickelten orbitalen Bildauf-

nahme oberhalb des Patienten bewegen

sich Röntgenquelle und Detektor nicht

mehr ausschließlich in einer einzigen

Ebene. Dadurch wird die Bildqualität bei

dieser klinischen Anwendung wesentlich

verbessert.

Innerhalb der nächsten drei Jahre wird

mit Förderung des Bundesministeriums

für Bildung und Forschung im Röntgenla-

bor des Fraunhofer IPK ein erstes ORBIT-

Funktionsmuster aufgebaut und anschlie-

ßend in einem Experimental-OP in der

Charité technisch und klinisch evaluiert.

Das neue System soll dann den chirur-

gischen Arbeitsablauf nur noch minimal

beeinflussen und routinemäßig im OP

angewendet werden.

ORBIT – More Insight for Surgeons

In Germany some 1.2 million complex surgi-

cal operations are carried out each year. To

reduce the risk of complications and avoid

follow-up interventions, physicians use

x-ray diagnostics to monitor the outcome

of the operation during surgery. Only this

means that there is a break in the opera-

tion. In conventional 3-D x-ray imaging,

x-ray source and image detector are rotating

circular around the patient to reconstruct

the scanned volume. Using this technique,

the volume is reconstructed accurately, but

the patient is fully enclosed and the access

for the surgeon is limited.

Fraunhofer IPK has developed an open

x-ray scanner for image-guided interven-

tional surgery. ORBIT features a compact,

modular system design for mobile use with

significantly better control of the position

of instruments, implants and bone frac-

ture fragments during the operation. Most

importantly, ORBIT provides free access to

the patient, thus allowing surgical teams

to continue with their work. Funded by the

Federal Ministry of Education and Research

and in cooperation with Ziehm Imaging

GmbH and the Charité Berlin, Fraunhofer-

scientists currently work on a first ORBIT

prototype.

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Fabian Stopp

Telefon +49 30 39006-150

fabian.stopp@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung6

Ziel der Fraunhofer-Experten ist es,

chirurgische Operationen auf dem

höchstmöglichen Informationsniveau

durchführen zu können. openOR ermög-

licht den Zugriff auf diagnostische Daten

während der Intervention und gewährleis-

tet die bislang fehlende Interoperabilität

zwischen unterschiedlichen chirurgischen

Assistenzsystemen. Damit wird ein neuer

Markt für die herstellerunabhängige

Nutzung medizinischer Informationen

erschlossen, der in etablierten Märkten

neue Wachstumspotenziale eröffnet

und technologische Innovationen neuer

Marktteilnehmer auslöst.

► Inside openOR

Die Entwicklung einer medizinischen

Softwareanwendung besteht aus vielen

verschiedenen Komponenten, von denen

neue Algorithmen und das neue Verfahren

oft nur einen Bruchteil ausmachen. Kom-

ponenten wie Datenimport und -export,

Anbindung an PACS- und KIS-Server oder

das User Interface benötigen überpropor-

tional viel Aufwand bei der Implementie-

rung und mehr noch bei der Dokumenta-

tion, der Fehlerbereinigung und den Tests.

Das User Interface ist zum Beispiel Studien

zufolge Ursache für etwa die Hälfte aller

Fehler in Softwaresystemen, obwohl es

nur etwa ein Drittel des Source Codes

ausmacht. Zudem ist das User Interface

nur schwer automatisiert zu testen, so

dass nach jeder Änderung aufwändige

manuelle Tests notwendig werden.

Heutige medizinische Anwendungen bestehen zu einem integralen Teil aus aufwändig

entwickelter Software. Die Qualität der Software, speziell die Intuitivität der Bedienung

und die Integration in die bestehende klinische Infrastruktur, entscheidet über die Nütz-

lichkeit der gesamten Anwendung. Vielfach ist die Bedienung noch unnötig kompliziert

und Daten müssen teilweise manuell importiert werden. Mit »openOR« bietet das Fraun-

hofer IPK ein modernes Software-Framework für die medizinische Bildgebung an, das

Mediziner bei der Diagnose, Operationsplanung und Intervention unterstützt.

Besser informiert mit openOR

Screenshot des openOR-Prototyps »DicomViewer« (oben); Von UI-Experten gefertigter Entwurf für den

DicomViewer (unten).

Medizinische Software

FUTUR 2/2011 7

Ihr Ansprechpartner

Dipl-Inf. Fabio Fracassi

Telefon +49 30 450555-185

fabio.fracassi@charite.de

openOR – Keep Well Informed

openOR is a software framework for medi-

cal imaging which enhances the interoper-

ability of systems and is used for diagnos-

tics, operation planning and therapeutic

interventions. The aim of openOR is to

enable surgical interventions to be carried

out on the highest possible level of informa-

tion. openOR enables access to diagnostic

data during the operation while ensuring

a level of interoperability between surgical

assistance systems that previously was not

possible. This opens up new markets for the

vendor-independent usage of medical infor-

mation, offering new avenues of growth for

established markets and triggering oppor-

tunities for technical innovations for new

market players. Moreover, openOR offers

the opportunity to develop and advance

clinical applications based on a comprehen-

sive medical software framework. Fraun-

hofer IPK offers the framework itself as

Open Source software, while the institute

develops proprietary applications on behalf

of its customers. This means that a custom-

er’s own application is sure to be compatible

with the surgical assistance systems of other

manufacturers.

openOR stellt dem Entwickler zum einen

eine Vielzahl von fertigen Komponenten

zur Verfügung, die durch ihre modu-

lare Struktur ohne großen Aufwand in

bestehende Programme eingefügt werden

können. Diese Komponenten sind umfas-

send getestet und verfügen über wohldefi-

nierte Schnittstellen. Solche Komponenten

stellen eine abgeschlossene Funktionalität

wie zum Beispiel den Import eines 3-D-

Datensatzes bereit.

Noch wichtiger sind die vorgegebe nen

Strukturen und Subsysteme. Dazu zählt

eine »Workflow Engine«, mit deren Hilfe

sich klinische Arbeitsschritte im Quellcode

widerspiegeln lassen. Dank einer solchen

Abstrak tion kann die korrekte Umsetzung

von klinischen Abläufen in der Software

einfacher verifiziert und der Aufwand

bei deren Adaption reduziert werden.

Weiterhin ermöglicht diese Abstraktion

es, automatisiert Daten über den Verlauf

des Einsatzes der Software zu erheben und

diese zum Beispiel an ein Krankenhausin-

formationssystem (KIS) zu senden.

Auf ähnliche Weise wird eine »User

Interface Engine« entwickelt, die auf Basis

einer deklarativen Oberflächenbeschrei-

bung und einer separaten Stilbeschreibung

die Bedienoberfläche generiert. Dabei ist

die Engine in der Lage, plattformspezifi-

sche Eigenheiten zu berücksichtigen und

beispielsweise auf einem iPad Gesten-

steuerung anstelle von Maussteuerung zu

aktivieren. Das deklarative Modell setzt

sich in der User-Interface-Programmierung

mehr und mehr durch und ist unabhängi-

gen Studien nach in der Lage, den Source

Code um etwa ein fünftel zu verringern

und einige der größten Fehlerklassen zu

vermeiden. Die für die Beschreibungsspra-

chen benötigten Abstraktionen werden

von einem interdisziplinären Team aus Ärz-

ten, Designern, Psychologen, Ingenieuren

und Informatikern entwickelt.

► openOR als Open Source

openOR bietet Anwendern die Möglich-

keit, auf einer umfassenden medizinischen

Softwarebasis klinische Applikationen zu

entwickeln und anzubieten. Fraunhofer

IPK bietet das Framework selbst als Open-

Source-Software an; Applikationen werden

pro prietär im Kundenauftrag entwickelt.

So ist sichergestellt, dass die Applikati-

onen des Kunden mit den chirurgischen

Assistenzsystemen anderer Hersteller

kompatibel sind. Speziell während der frü-

hen Prototypenentwicklung bietet openOR

den Vorteil, dass die Anwendung schon in

wesentlichen Teilen über ein professionelles

User Interface verfügt und sich in eine kli-

nische Infrastruktur integrieren lässt. Ärzte

können die Anwendung so von Beginn an

nutzen und ihr Feedback unmittelbar zu-

rück an die Entwickler geben. In späteren

Entwicklungsphasen sparen die vorgefer-

tigten Komponenten und Abstraktionen

Zeit beim testen, dokumentieren und bei

der Zulassung.

Modulare, multi-layer Architektur von openOR

openOR Workflow Engine

Medical Software Application

Operating Room Hardware

Ul Engine Dataflow Engine

Import/Export Drivers

Algorithms Algorithms

Data Types Data Types

Input Drivers Co

ccoa

Qt

Nav.Cam. PACSTouch DiCOMMouse STL

Forschung und Entwicklung8

Individuelle Implantate

Die orthodontisch-chirurgische Therapie

von Dysgnathien, also von Fehlentwick-

lungen der Zähne, der Kiefer oder des

Kausystems, ist Alltag in vielen Kliniken.

Ein Fehlbiss wird z. B. über einen längeren

Zeitraum in mehreren Schritten korrigiert.

Zuerst werden der Zahnbogen und die

Gaumenbreite vor der eigentlichen OP kie-

ferorthopädisch vorbehandelt. Patient und

Ärzte bestimmen dann gemeinsam, wie

die chirurgische Korrektur erfolgen soll. Im

Dentallabor werden dafür anschließend

Positionierungshilfen durch Kunststoffab-

formguss gefertigt, so genannte Splints.

Die Splints entstehen entweder auf der

Grundlage einer Modell-OP im Labor oder

sie werden ausgehend von einer virtuellen

OP am PC geometrisch definiert, meist in

Form einer STL-Datei.

Bei der Computerassistierten Planung

werden die Splints in der Regel durch

externe Dienstleister angefertigt. Wäh-

rend des gesamten Prozesses werden

Patientendaten und Behandlungsdetails

mehrfach ortsspezifisch erfasst und

verarbeitet. Nicht selten treten dabei

Missverständnisse in der Kommunikation

zwischen Chirurgen, Kieferorthopäden,

Laboranten und Technikern auf. Darunter

leidet oftmals die Qualität solcher kom-

plexer, interdisziplinärer Therapien.

► Inside Rapid Splint

Wissenschaftler des Fraunhofer IPK und

der Charité – Universitätsmedizin Berlin

entwickelten deshalb eine integrierte

Prozesskette, die die direkte Verwendung

von 3-D-Patientenbildern in CAD und

CAM ermöglicht. »Rapid Splint« stellt

eine digitale Volumentomographie, eine

Computerassistierte virtuelle Therapie-

planung sowie patientenspezifische

chirurgische Positionierungsschablonen

auf einer Plattform zur Verfügung. Dies

erlaubt zukünftig eine schnelle Inhouse-

Fertigung von komplexen, individuellen

OP-Splints oder Implantaten direkt im

Zahntechniklabor des Mund-, Kiefer- und

Bei komplexen Fehlstellungen in der Mund-, Kiefer- und Gesichts chirurgie gibt es derzeit

keine durchgehende Prozesskette, um Positionierungshilfen für die Korrektur der Fehlstel-

lungen herzustellen. Derzeitige Lösungen zur Fertigung so genannter Splints werden bisher

– unter Einsatz mehrerer Softwarewerkzeuge verschiedener Hersteller – nur in Ausnahme-

fällen und mit erheblichem Zeitaufwand erstellt. Mit »Rapid Splint« stellen Fraunhofer IPK

und Charité eine neue Technologie mit hohem Integrationsgrad vor. Alle Prozessschritte,

von der Planung bis zur Fertigung, können damit direkt vor Ort beim Anwender ausgeführt

werden. Daraus ergeben sich deutliche Potenziale zur Kosten- und Zeitersparnis.

Rapid Splint: Das passt.

Workflow-Diagramm

FUTUR 2/2011 9

Modellierung der Splints

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Weichen Liu

Telefon +49 30 450655-175

weichen.liu@charite.de

Rapid Splint

When correcting complex defective posi-

tions, oral and maxillofacial surgery currently

has to do without a continuous process

chain to manufacture surgical guides. In-

stead, the so-called »splints« are produced

only in exceptional cases and with the help

of numerous software tools by different pro-

viders. With »Rapid Splint« researchers of

Fraunhofer IPK and Charité Berlin introduce

a new technology with a high degree of in-

tegration. Taking advantage of latest devel-

opments in high resolution x-ray scanning,

they realize CAD/CAM models directly from

digital volume data without time-consuming

manual processing. The new technology al-

lows in-house modeling of patient individual

surgical guides for treatment as well as

patient individual implants.

relativen Positionen von Ober- und Unter-

kiefer in allen OP-Schritten durch einen

virtuellen Abdruck.

Schnelle Fertigung: Die im STL-For-

mat generierten Splints werden per Rapid

Prototyping gefertigt. Die eigentliche

Fertigungsdauer beträgt weniger als zwei

Stunden, so dass die Planung bei nächt-

licher Splintfertigung schon einen Tag

später im OP-Saal erfolgen kann.

► Flexibel und sicher

Rapid Splint ermöglicht dank digitaler Da-

tenverarbeitung, Therapieplanung sowie

Modellierung von Splints einen flexibleren

und sichereren Umgang mit interdiszipli-

nären Therapien in einem immer multila-

teraleren medizinischen Versorgungsum-

feld. Zudem ebnet die Technologie den

Weg für eine vollautomatisierte Fertigung

der Teile. Aufgrund ihrer kleinen Maße

können OP-Splints sogar im Büro her-

gestellt werden. Dafür eignen sich z. B.

3-D-Drucker.

Vorrangiger Zielmarkt der für die chirurgi-

sche Dysgnathiebehandlung entwickelten

integrierten Prozesskette sind Implan-

tat- und Gerätehersteller für die Mund-,

Kiefer- und Gesichtschirurgie. Darüber

hinaus kann das Verfahren prinzipiell auf

alle Anwendungsbereiche der Unfall- und

Wiederherstellungschirurgie erweitert

werden.

Gesichtschirurgen. Die notwendigen

Herstellungsdaten werden direkt auf

Basis der aufgenommenen Röntgenbilder

gewonnen – die Verarbeitung und Gene-

rierung der Fertigungsdaten erfolgt durch

das System ohne weitere Prozessschritte.

Präzision und mechanische Stabilität des

Splints werden vorab durch FE-Simulatio-

nen und mechanische Experimente analy-

siert und durch Auslegung und Variation

der Verfahrensparameter optimiert.

► Die Prozesskette im Detail

Daten-Akquisition: Die hochauflösen-

de digitale Volumentomographie ebnet

den Weg für die folgenden Schritte, die

die Patientendaten in Form von 3-D-Git-

tern repräsentieren.

Daten-Vorbereitung: Die knöcher-

ne Struktur wird durch Thresholding-

Segmentierung identifiziert und in einer

Maske zum Editieren bereitgestellt.

Virtuelle OP-Planung: Die benötig-

ten operativen Eingriffe werden am PC

simuliert, wobei die betroffenen Kochen

durch Osteotomie in Segmente unterteilt

werden. Eine optimale Bisslage wird z. B.

durch Repositionierung der Ober- und

Unterkiefer erzielt.

Splint-Modellierung: Anhand der

virtuellen OP-Planung werden die Splints

geometrisch modelliert. Sie tragen die

Fertiger Splint

Forschung und Entwicklung10

zu visualisieren. Auf diese Weise erhält der

Chirurg kontinuierlich Navigationsinforma-

tionen, ohne dass zusätzliche Instrumente

erforderlich sind. Hierfür entwickelte

Scopis einen speziellen Endoskopaufsatz

mit eingebautem Laserkollimator und opti-

schem Lokalisator, der auf konventionellen

Endoskopen befestigt wird.

► Genau messen

Im Auftrag von Scopis entwickelten die

Medizintechniker des Fraunhofer IPK

Verfahren zur intraoperativen Kalibrierung

der Laser-Navigation sowie eine Planungs-

software zur Segmentierung relevanter

Gewebestrukturen in den 3-D-Bilddaten

des Patienten. Ziel der intraoperativen

Kalibrierung ist die Ermittlung der Eigen-

schaften der aktuellen Konfiguration aus

Endoskopoptik, Laser-Endoskopaufsatz

und Kamerasystem. Damit kann für jede

2-D-Position des Lasers im endoskopi-

schen Videobild die passende 3-D-Position

berechnet und in den CT-Daten dargestellt

werden. Neben einer höchstmöglichen

Genauigkeit standen bei der Entwicklung

vor allem die Praktikabilität der Kalibrier-

methode und die Minimierung des intra-

operativen Aufwands für den Chirurgen

im Vordergrund.

Bei endoskopischen Eingriffen in den Nasennebenhöhlen ist es meist das Ziel,

Gewebe wie Tumore oder Polypen zu entfernen. Aufgrund des eingeschränkten

Sichtfeldes der endoskopischen Bildgebung ist dabei die Orientierung im Operati-

onsgebiet und die Identifikation bestimmter Gewebestrukturen oft schwierig. Hier

können klinische Navigationssysteme helfen, die die Position von speziellen chirurgi-

schen Instrumenten in dreidimensionalen Röntgenbilddaten des Patienten anzeigen.

Um das wiederholte Wechseln von Instrumenten zu vermeiden und den Aufwand

während des Eingriffs zu minimieren, entwickelt die Scopis GmbH ein System zur

Navigation eines Laserstrahls, der in das Sichtfeld des Endoskops gestrahlt wird. Das

Fraunhofer IPK steuerte dafür intraoperative Kalibrierverfahren und Softwaremodule

für die Operationsplanung bei.

Navi für die HNO-Chirurgie

Instrumentennavigation

► Richtig sehen

Bei minimal-invasiven Eingriffen in der

HNO-Chirurgie werden meist Endoskope

eingesetzt, die dem Operateur Einblick in

das Körperinnere ermöglichen. Der Chir-

urg orientiert sich dabei an anatomischen

Landmarken im Endoskopbild. Fehlen

diese aufgrund abnormaler Anatomie

oder vorheriger Eingriffe, ist die genaue

Identifikation von Gewebestrukturen im

Endoskopbild stark erschwert. Klinische

Navigationssysteme unterstützen den

Chirurgen hier, indem sie die Position

seiner chirurgischen Instrumente innerhalb

prä- oder intraoperativer Bilddaten des

Patienten visualisieren. Die Position von

Instrumenten wie Pointer oder Sauger wird

relativ zum Patienten mit Hilfe optischer

oder elektromagnetischer Messsysteme

ermittelt.

Für endoskopische Eingriffe entwickelt

die Scopis GmbH, eine Ausgründung der

Fraunhofer-Gesellschaft und der Charité

– Universitätsmedizin Berlin, ein System

zur laserbasierten Navigation, bei dem ein

Laserstrahl in das Sichtfeld des Endoskops

gestrahlt wird. Ziel ist es, die Position des

angestrahlten Gewebes in präoperativen

Bilddaten des Patienten, z. B. CT-Bilddaten,

Endoskop, Kameramodul und Laser-Endoskop-

aufsatz mit eingebautem Laserkollimator und opti-

schem Lokalisator (oben); Screenshot während der

Laser-Navigation an einem Kopf-Phantom (unten).

FUTUR 1/2011 11

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Christian Winne

Telefon +49 30 39006-236

christian.winne@ipk.fraunhofer.de

Laser Helps ENT Surgeons to Navigate

In most paranasal endoscopic procedures,

tissues, e. g. polyps or tumors, have to be

removed. Identification of tissue structures

and general surgical orientation is difficult,

caused by the limited field of view of the

endoscope. In this case, clinical navigation

systems can assist the surgeon by showing

the exact positions of used surgical instru-

ments within the patients’ individual three

dimensional x-ray image data. To avoid

unnecessary instrument changes and to

reduce complexity during the intervention,

the company Scopis develops a system to

navigate a laser beam which is projected

into the field of view of the endoscope. On

behalf of Scopis, Fraunhofer IPK has devel-

oped an intraoperative calibration procedure

and surgical planning software for the new

laser-based endoscopic navigation system.

► Perfekt kalibriert

Für die Durchführung der Kalibrierung

wurde ein Kalibrierkörper entwickelt,

bestehend aus einem mechanischen

Führungssystem für den Endoskopschaft,

einem Punktmuster und einem Lokalisator

zur optischen Positionsbestimmung. Zu

Beginn wird der Endoskopschaft in die

Führungsvorrichtung des Kalibrierkörpers

geschoben. Der Chirurg wird anschließend

durch das bildgebende System angeleitet

das Endoskop in unterschiedlichen Abstän-

den vor dem Punktmuster des Kalibrier-

körpers zu positionieren. Währenddessen

erfolgt eine kontinuierliche Detektion und

Identifikation der Marker des Punktmus-

ters sowie des Laserpunkts im Videobild.

Nach der Erfassung und Speicherung einer

ausreichenden Anzahl von Messdaten

erfolgt die Berechnung der notwendigen

Parameter. Hierzu wurde ein Kalibrieralgo-

rithmus entworfen und implementiert, der

die extrinsischen und intrinsischen Eigen-

schaften der endoskopischen Bildgebung

sowie die Position und Richtung des Laser-

strahls ermittelt. Diese Kalibrierergebnisse

ermöglichen anschließend die kontinuier-

liche Berechnung und Visualisierung der

3-D-Position des Lasers.

► Besser planen

Neben der intraoperativen Visualisierung

der aktuellen 3-D-Position des Lasers ist

auch eine Unterstützung während des Pla-

nungsprozesses des Eingriffs sinnvoll. Der

Chirurg prüft dabei die dreidimensionalen

Röntgenbilddaten, identifiziert zu entfer-

nendes Gewebe und legt den Zugangs-

weg zum Operationsgebiet fest. Dabei ist

es häufig von Vorteil, Gewebestrukturen

oder Landmarken in den 3-D-Bilddaten zu

markieren, um eine intraoperative oder

postoperative Auswertung und Verarbei-

tung zu gewährleisten.

Für die präoperative Operationsplanung

entwickelte das Fraunhofer IPK Software-

module zur manuellen Segmentierung von

Zielstrukturen in den Schichtansichten der

Volumenbilddaten. Dabei können relevan-

te Strukturen durch umrandende Polygo-

ne in verschiedenen Schichten markiert

werden. Mehrere Konturen in parallelen

Schichten ermöglichen dann die Berech-

nung eines interpolierten Oberflächenmo-

dells, das intraoperativ oder zur postopera-

tiven Kontrolle genutzt werden kann.

Navigation für die HNO-Chirurgie

im Einsatz

Forschung und Entwicklung12

und häuslichen Bereich fortzusetzen. Ob

Patienten ihre Therapie eigenständig fort-

führen können, hängt jedoch von vielen

Faktoren ab: Wohnort (Stadt, Land), finan-

zielle Möglichkeiten und die persönliche

Situation der Betroffenen (u. a. Unterstüt-

zung durch Angehörige oder Pflegekräfte)

spielen hier eine Rolle. In allen Fällen be-

deutet der Übergang zu einer in der Regel

ein- bis zweimal pro Woche stattfindenden

ambulanten Rehabilitation ein deutliches

Absinken der Therapieintensität. Zuvor

erreichte Therapieergebnisse können nur

noch minimal verbessert werden. Die Be-

troffenen sind zudem auf kostenintensives

Pflegepersonal angewiesen und können

nur eingeschränkt am sozialen Leben teil-

nehmen oder beruflich tätig sein.

Telemedizin: Heilung per Fernbeziehung

Rehabilitationsrobotik

► Stationäre Reha reicht meist nicht

Die eigene Bewegungsfähigkeit nach einer

neurologischen Erkrankung, z. B. einem

Schlaganfall, wiederzuerlangen ist sehr

langwierig und kann mehrere Monate, oft

sogar Jahre dauern. Stationäre Therapien

in Reha-Kliniken arbeiten meist mit einer

Kombination aus manueller und gerätege-

stützter Übungstherapie. Ist die intensive,

aber zeitlich begrenzte Behandlung in

einer Reha-Klinik abgeschlossen, haben

die Patienten in der Regel nur ein Minimal-

Niveau an eigenständiger Bewegungskon-

trolle erreicht. Herr seiner Bewegungen zu

sein ist jedoch Voraussetzung dafür, den

Alltag eigenständig zu meistern oder ins

Berufsleben zurückzukehren. In Deutsch-

land haben stationäre Behandlungen

derzeit einen Umfang von durchschnittlich

vier bis sechs Wochen. In den USA dage-

gen beträgt die stationäre Therapiedauer

nur noch durchschnittlich zwei Wochen.

Die Folge: Patienten haben danach einen

deutlich geringeren Grad an eigenständi-

ger Bewegungsfähigkeit.

► Ambulant: Rehabilitation

mit Schwächen

Patienten wird deshalb generell empfoh-

len, die Reha-Behandlung im ambulanten

TeleStrokeRehab: Patien ten können in der Reha-Klinik begonnene Thera pien zu Hause fortsetzen ...

Damit Patienten nach neurologischen Erkrankungen wie einem Schlaganfall ihre Bewegungsfähigkeit voll-

ständig wiedererlangen, ist die Fortsetzung der in einer Reha-Klinik begonnenen intensiven, aber zeitlich

begrenzten Übungstherapie im häuslichen Bereich essentiell. Ziel des Projekts »TeleStrokeRehab – Roboterge-

stützte Therapiesysteme für die fernbetreute häusliche Rehabilitation« ist die Entwicklung eines integrierten,

robotergestützten Telereha-Übungssystems für die Arm- und Handrehabilitation von Schlaganfallpatienten. Das

Fraunhofer IPK entwickelt dafür ein kostengünstiges robotergestütztes Reha-Übungsgerätesystem sowie Rege-

lungsalgorithmen zur haptischen Kopplung der Geräte von Arzt oder Therapeut und Patient. Weitere Entwick-

lungsarbeiten betreffen die gerätebasierte Therapie-Software für ein visuelles und haptisches Biofeedback sowie

Softwaremodule zur automatischen Therapiedatenauswertung. Dabei berücksichtigen die Forscher neueste

wissenschaftliche Erkenntnisse des motorischen Lernens sowie die multimodale Telereha-Verbindung zwischen

Arzt oder Therapeut und Patient. Dank der neuen Reha-Systeme sollen motorisch und oftmals auch kognitiv

behinderte Patien ten erstmals derartige Therapie-Übungsgeräte selbstständig nutzen können, so dass auch in

den Zeiträumen zwischen der direkten telemedizinischen Fernbetreuung ein eigenständiges Üben möglich wird.

FUTUR 2/2011 13

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Henning Schmidt

Telefon +49 30 39006-149

henning.schmidt@ipk.fraunhofer.de

Telemedicine: Long-distance Cure for

Patients

Patients with neurological deficits, e. g. as a

result of a stroke, generally receive inten-

sive, yet temporary treatment in a rehabilita-

tion clinic. For them to completely regain

their motility, it is essential to continue ther-

apy at home. The project »TeleStrokeRe-

hab – robot-assisted therapy systems for

domestic rehabilitation« aims at developing

an integrated telerehabilitation system for

arm and hand therapy of stroke patients.

Researchers at Fraunhofer IPK have de-

signed a reasonable robot-assisted reha

device system as well as control algorithms

for haptic coupling of the devices operated

by physicians or therapists and patient. They

also provide a therapy software for visual

and haptic biofeedback along with software

modules for automatic therapy data evalu-

ation. The new reha system has been devel-

oped particularly for patients with limited

motor or cognitive skills, who may use the

system autonomously to practice on their

own, with or without the remote assistance

of a physician or therapist.

tiert den Grad der Unterstützung bei

einer Bewegungsübung. Mit Hilfe dieses

haptischen Biofeedbacks soll der Patient

soweit wie möglich auch eigenständig

mit dem Übungsgerät trainieren können.

Eine Telereha-Verbindung zum Therapeu-

ten wird dann flexibel und je nach Bedarf

hergestellt, so dass keine kontinuierliche

1:1-Verbindung zwischen Patient und

Therapeut erforderlich ist. Das gibt Thera-

peuten die Möglichkeit, sich parallel um

mehrere mit derartigen Übungsgeräten

ausgestattete Patienten zu kümmern.

Die Forschungsingenieure am Fraunhofer

IPK arbeiten im Projekt »TeleStrokeRehab«

eng mit der MEYTEC Informationssysteme

GmbH aus Werneuchen bei Berlin zusam-

men. MEYTEC bietet europaweit inno-

vative Dienstleistungen in den Bereichen

Telemedizin, Information und Kommuni-

kation sowie Unternehmenssicherheit an.

Mit dem Forschungsprojekt will das Unter-

nehmen seine Telemedizin-Sparte um den

Bereich der Telerehabilitation erweitern.

Das Projekt wird im Rahmen des Zentralen

Innovationsprogramms Mittelstand des

Bundesministeriums für Wirtschaft und

Technologie (BMWi) gefördert.

... und werden dabei von Arzt oder Therapeut fern betreut.

► Telereha mit Force Feedback

Völlig neue Möglichkeiten zum weiterfüh-

renden Bewegungstraining im Anschluss

an einen stationären Klinikaufenthalt bie-

tet hier das neuartige Instrument der hap-

tischen Telerehabilitation. »TeleStrokeR-

ehab« koppelt telemedizinische Methoden

mit mechatronischen Therapie-Übungs-

geräten für den Einsatz im häuslichen

Bereich. Ein solches Telerehabilitationssys-

tem gibt den Patienten die Möglichkeit,

ihre Reha-Übungen zu Hause auszuführen

und dabei von einem Therapeuten der

Reha-Klinik oder einem niedergelassenen

Therapeuten betreut zu werden. Patient

und Therapeut sind über eine erweiter-

te Telemedizin-Verbindung miteinander

verbunden und können auditiv, visuell

und erstmals auch haptisch miteinander

kommunizieren. Auf diese Weise erhalten

Patienten ortsunabhängig professionel-

le Hilfestellung und Motivation bei der

Durchführung ihrer Reha-Übungen.

Das neue Patientensystem wird darüber

hinaus über eine so genannte »Assist as

needed«-Regelung gesteuert. Das Gerät

passt sich selbständig an den Trainings-

fortschritt des Patienten an und adap-

Forschung und Entwicklung14

Rehabilitationsrobotik

Robotergestützte Laufsimulatoren wie

HapticWalker und der ebenfalls am

Fraunhofer IPK entstandene Gangtrainer

GT I versprechen nicht nur einen besseren

Therapieerfolg für Patienten, sondern ent-

lasten auch die Therapeuten. Das bisherige

manuelle Training bindet sehr viel Zeit und

Personal und ist für alle Beteiligten sehr

kraftaufwändig und ermüdend. Zudem

kann in der manuellen Therapie nur das

Gehen auf der Ebene geübt werden. Mit

HapticWalker können Patienten dagegen

beliebige Gangbewegungen beliebig oft

üben, also auch Treppen auf- und abwärts

zu steigen oder unebenes Gelände zu

meistern. Sowohl HapticWalker als auch

der Gangtrainer GT I sind nach dem so

genannten Endeffektor-Prinzip konstruiert.

Das heißt, der Patient steht auf zwei Fuß-

platten, die vom Gerät über den gesamten

Gangbewegungsablauf geführt werden.

Der Oberkörper des Patienten wird mit

einem Gurt gesichert.

► Kontinuierlich lernen

Ziel des BMBF-Projekts »RehaRobES –

Biofeedback und Patientenadaptive

Regelungsverfahren für endeffektor-

basierte Gangrehabilitationsroboter« war

die Entwicklung von Verfahren zur aktiven

Patient-Roboter-Interaktion. Auf diese

Weise sollen Patienten während der Gang-

therapie kontinuierlich Informationen über

ihren Lernfortschritt erhalten, während das

Gerät gleichzeitig den Grad der Führung

sukzessive reduziert.

Eine wesentliche Voraussetzung dafür

war die Integration von mehrdimensi-

onalen Kraftsensoren in die Fußplatten

von Gangtrainer und HapticWalker. Sie

messen die Kontaktkräfte zwischen Pa-

tient und Fußplatten. Diese Werte sowie

die über die Roboterantriebe gemessenen

Fußplattentrajektorien bilden die Basis zur

Erfassung aller wesentlichen biomechani-

schen Gangparameter. In der manuellen

Therapie werden diese Parameter erst

nach einer Trainingseinheit sehr zeitauf-

wändig mit biomechanischen Meßgerä-

ten bestimmt. Beim HapticWalker werden

die Daten während der Gangtherapie

aufgezeichnet und durch spezielle Algo-

rithmen visualisiert: die Ganganalyse auf

einem Display für den Therapeuten und

das Biofeedback für den Patienten. Am

Gangtrainer GT I sorgt ein programmier-

barer Vibrationsmotor an den Fußplatten

Eine frühzeitige und konsequent über Monate durchgeführte Übungstherapie ist die

einzige Chance, motorische Lähmungen infolge einer Schädigung des zentralen Nerven-

systems zu mindern. Schlaganfallpatienten und Patienten mit einem Schädel-Hirn-Trauma

müssen alltägliche Bewegungen wie Gehen und Treppensteigen oft neu erlernen. Möglich

wird das durch Biofeedback: Werden gesunde Gehirnareale entsprechend stimuliert,

erlernen sie schrittweise die im betroffenen Hirnareal verlorengegangene neuronale Steu-

erungsfunktion. Auf diesem Prinzip beruht der robotergestützte Laufsimulator »Haptic-

Walker« des Fraunhofer IPK. Der erste Prototyp dieses Trainingsgeräts wird derzeit klinisch

evaluiert. Damit HapticWalker bald in der Praxis eingesetzt werden kann, arbeiten die

Fraunhofer-Forscher an neuen Verfahren der Nachgiebigkeitsregelung für ein haptisches

Biofeedback sowie der Datenvisualisierung für ein visuelles Biofeedback.

Biofeedback hilft Gehen lernen

HapticWalker im Einsatz

FUTUR 2/2011 15

Learn How to Walk with Biofeedback

Patients with motor paralyses as a result of

an impaired central nervous system have

only one chance to improve their condi-

tion: They have to undergo therapy early

on, consequently and ususally over a period

of several months. Stroke patients or those

with craniocerebral injury often need to

learn everyday motions like walking and

climbing stairs anew. This is made possible

by biofeedback: If healthy cerebral areas are

stimulated effectively, they will step by step

learn neuronal control functions lost in the

impaired cerebral areas. »HapticWalker«,

a robot-assisted walk simulator developed

by Fraunhofer IPK, counts on this principle.

Its first prototype is currently under clinical

evaluation. To use HapticWalker in practice,

Fraunhofer researchers work on new flex-

ibility control methods for haptic biofeed-

back as well as on data visibility for visual

biofeedback.

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Henning Schmidt

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henning.schmidt@ipk.fraunhofer.de

für ein zusätzliches taktiles Feedback.

Während der Patient so unmittelbar

visuelle und taktile Rückmeldungen über

seinen Lernfortschritt erhält, beurteilt

der Therapeut auf der Basis detaillierter

Ganganalysedaten den Lernfortschritt

des Patienten. Darüber hinaus kann er

über eine integrierte Therapiedatenbank

auch vollständige Therapieverläufe über

mehrere Wochen aufzeichnen und ana-

lysieren.

► Selbständig bewegen

Ein weiteres Ziel des FuE-Projekts war

die Entwicklung so genannter »Assist

as needed«-Regelungsverfahren. Sie

erkennen automatisch die mit dem Reha-

Lernerfolg sukzessive wiedererlangte

eigenständige Bewegungsfähigkeit des

Patienten und lassen ihn schrittweise die

Führung der Bewegung übernehmen.

Basis hierfür sind ebenfalls die in die

Fußplatten integrierten Kraftsensoren

sowie patientenadaptive Regelalgorith-

men. Sie erlauben eine variable Reduktion

des Grades der Bewegungsführung im

Sinne einer »weichen Führung« bis hin

zum »Full Haptic Mode«. Dabei führt der

Patient die Fußplatten vollständig selbst,

während das Gerät nur noch virtuelle Bo-

deneigenschaften simuliert und haptisch

spürbar macht. Auf diese Weise können

für jeden Patienten vollständige virtuelle

Trainingsparcours gestaltet werden.

Die Gerätesteuerungen für GT I und

HapticWalker wurden zudem mit Schnitt-

stellen zur Echtzeit-Kopplung mit anderen

Systemen ausgestattet. Im Mittelpunkt

des Projekts stand dabei die in Kooperati-

on mit den Projektpartnern TU Berlin und

der Firma HASOMED realisierte Echtzeit-

Kopplung mit einem System zur EMG-

geregelten funktionellen Elektrostimula-

tion der Beinmuskeln. Im nächsten Schritt

werden die technischen Erweiterungen

für GT I und HapticWalker in klinischen

Studien mit Schlaganfallpatienten an der

Charité evaluiert.

HapticWalker: Der Patient wird am Oberkörper mit einer Aufhängung gesichert (li.) und steht während der Therapie auf zwei bewegten Fußplatten (re.).

Forschung und Entwicklung16

Implantatherstellung

wenige Werkstoffe für Implantate in

Frage. Ergonomische Merkmale, physika-

lische Eigenschaften und Alterungspro-

zesse der Werkstoffe müssen so ausge-

legt sein, dass sie ein möglichst geringes

Verletzungsrisiko bergen. Ein Großteil

der verwendeten Metalle zählt zu den

bioinerten Werkstoffen. Bei bioinerten

Materialien kommt es zu keiner oder nur

einer minimalen chemischen oder biologi-

schen Wechselwirkung zwischen Im-

plantat und Gewebe. Zu diesen Metallen

gehören Titan, Tantal, Niob, Zirkonium,

Aluminiumoxid und Zirkonoxid. Die gro-

ßen Vorteile dieser metallischen Werkstof-

fe liegen in ihrer hohen Zugfestigkeit und

dem guten Abriebswiderstand. Dadurch

sind z. B. Prothesenbrüche äußerst selten.

Außerdem sind diese Materialien sterili-

sierbar.

Implantate dienen der Wiederherstellung

von geschädigtem Gewebe in Knochen

und Gelenken. Ziel ist es, die Funktion

des Körperteils möglichst vollständig

wiederherzustellen. Weitere Anwendun-

gen von Implantaten ist die Behebung

oder Ausfüllung von Fehlbildungen,

wie z. B. Löcher in einer Schädelplatte.

Etabliert haben sich in den letzten Jahren

auch zahnmedizinische Anwendungen,

hierbei handelt es sich um Zahnimplanta-

te, Brücken, und Träger zur Stabilisierung

von Prothesen. Kalotten und Zahnbrü-

cken können bereits generativ hergestellt

werden.

► Leistungsstarke Biomaterialien

In der Medizin kommen aufgrund von

hohen biologischen, physikalischen und

chemischen Materialanforderungen nur

Werkstoffe, die aktiv mit dem umliegen-

den Knochen reagieren, wodurch eine

Adhäsion zwischen Knochen und Implan-

tat entsteht, werden als bioaktiv be-

zeichnet. Zu diesen Werkstoffen gehören

Hydroxylapatit, biodegradierbare Polyme-

re sowie Titanoxid in einer Gitterform mit

Strukturen von 20 µm.

► Laserstrahlschmelzen für die Medi-

zintechnik

Durch generative Technologien können

Implantate patientenindividuell gefertigt

werden. Das heißt zum Beispiel, dass

Knochenaufbauten analysiert und exakt

nachgebildet werden können, wodurch

das Implantat sehr nah am individuellen

Körper des Patienten ausgerichtet werden

kann. Durch die Anpassung an das

vorhandene gesunde Material wird der

Komplexe Bauteile ohne Fügestellen sind die Spezialität generativer Verfahren. Immer deutlicher

wird der Wert dieser Technologie für den medizintechnischen Bereich, etwa bei der Fertigung indivi-

duell angepasster Implantate. Beim additiven Schichtbauverfahren, dem so genannten »Laserstrahl-

schmelzen«, werden auf der Basis von CAD-Daten pulverförmige Werkstoffe wie Edelstahl, Titan und

Aluminium verarbeitet. Durch einen Laser werden die Pulver definiert geschmolzen und es entsteht

ein Bauteil mit einer Dichte von 99.94 %. Wichtig für vorbildgetreue Implantate: Die Technologie

ermöglicht die Fertigung von Freiformen und Hinterschnitten, von außen- und innenliegenden filig-

ranen, komplexen Strukturen als Einzelteil – und das in einem einzigen Arbeitsschritt.

Schicht für Schicht zum perfekten Implantat

– Erstellung von Geometrie-daten durch CT-Scan

– Umwandlung der Punkte-wolke in CAD-Daten

– Konstruktion des Implantats aud Basis der CAD-Datei

– Konvertierung in STL-Datei

– Erstellung von Supports – Einstellung der Fertigungs-

parameter – Slicen – Hatchen

– Absenken der Platform – Beschichten – Belichten – Wiederholung bis zum

Prozessende

– Trennen von Bauteil und Substratplatte

– Oberflächenstrukturierung – Reinigen u. Sterilisieren – EDX-Analysen – Mikro- und Makrostruk-

turanalyse

Generative Prozesskette zur Herstellung von Implantaten

FUTUR 2/2011 17

Ihre Ansprechpartner

Dipl.-Ing. André Bergmann

Telefon +49 30 39006-107

andre.bergmann@ipk.fraunhofer.de

Dipl.-Ing. (FH) Frederik John

Telefon +49 30 39006-107

frederik.john@ipk.fraunhofer.de

Layer by Layer to the Perfect Implant

Complex components without joints are

the specialty of generative manufacturing

processes. The manufacturing method has

become increasingly valuable for the field

of medical technology, for example for the

manufacturing of individual implants. Based

on CAD files, powdery materials like stain-

less steel, titanium and aluminum are being

processed during the additive layer-wise

building process, the so called »Selective

Laser Melting«. Powders are melted by the

laser in a defined manner, which results in a

component with a density of 99.94 percent.

What is important for model-specific im-

plants: This technology enables the manu-

facturing of free forms and undercuts as

well as internal and external filigree complex

structures as an individual component – and

all this in one single step.

Struktur digital festgehalten. Auf Basis

dieser Punktewolke kann eine CAD-Datei

erstellt werden, auf der die Konstruktion

des Implantats basiert. Die finale Im-

plantatgeometrie wird in eine STL Datei

konvertiert und anschließend für den

Bauprozess fertigungsgerecht modifiziert.

Das schließt die Erstellung von nöti-

gen Stützstrukturen, das Zuordnen von

passenden Fertigungsparametern und

das anschließende Slicen und Hatchen

mit ein. Im Anschluss an den Fertigungs-

prozess wird das fertige Bauteil von der

Substratplatte getrennt und kann ohne

weitere Zwischenschritte einer weiteren

Oberflächenstrukturierung oder direkt der

gründlichen Reinigung und Sterilisierung

unterzogen werden.

Die neue Technologie der generativen Fer-

tigung muss noch für die Medizintechnik

qualifiziert werden. Die Wissenschaftler

des Fraunhofer IPK arbeiten an der Un-

tersuchung und Optimierung der Phasen-

und Oberflächenzusammensetzungen

von generativ gefertigten Teilen mittels

EDX-Analyse. Durch weitere metallogra-

phische Analysen können die Mikro- und

Makrostrukturen geprüft werden. Durch

die Kooperation des Fraunhofer IPK und

der Charité Universitätsmedizin Berlin

wird langfristig auch die Einstufung der

Biokompatibilität und des Langzeitver-

haltens generativ gefertigter Implantate

durch Zell-, Gewebe- und Organtests

avisiert.

Erfüllungsgrad der geforderten Biokom-

patibilität erhöht und Verankerungen des

Implantats im Körper werden gefestigt.

Generative Verfahren ermöglichen eine

sehr komplexe Strukturierung der Ober-

fläche des Implantats in Anlehnung an die

Struktur gesunder Körperteile. Dadurch

kann das umliegende Gewebe in das

Implantat einwachsen – das künstliche

Körperteil wird so vom Körper schonend

und auf natürliche Weise zusätzlich

verankert.

Bisher werden Implantate mit definierter

Porosität, die Gewebestrukturen ähneln

sollen, durch den Einsatz von Metall-

schäumen hergestellt. Das ist bspw.

relevant, wenn die Implantate für einen

ungestörten Bewegungsablauf flexibel

nachgeben müssen wie ihr biologisches

Vorbild. Eine gezielte Einstellung der

Porosität und damit auch der Flexibilität

des Implantats ist bei Metallschäumen je-

doch nicht möglich. Diese Graduierung in

Anlehnung an die Gewebebeschaffenheit

des einzelnen Patienten ist eine der Stär-

ken generativer Verfahren. Im Bereich

der strukturmechanischen Biokompatibili-

tät ist die Technologie wegweisend.

► Prozesskette vom Scan zum Im-

plantat

Die Prozesskette zur generativen Ferti-

gung von Implantaten beginnt mit einem

computertomographischen Scan der

betroffenen Knochen- und Gewebestruk-

tur. In Form einer Punktewolke wird die

Strukturiertes Hüftimplantat aus Ti6Al4V Zahnkrone (1.4404)

Forschung und Entwicklung18

► Sicherheit im Bahnverkehr

Wer mit der Berliner U-Bahn fährt, erwar-

tet ein intaktes Fahrwerk der Züge, wenn

diese mit bis zu 70 Stundenkilometern

Brücken und Tunnel passieren. Die BVG

garantiert ihren Passagieren die Sicher-

heit der Fahrzeuge. Die zeitaufwändige

Wartung der Räder im Betriebswerk wird

deshalb routinemäßig durchgeführt, auch

wenn noch lange kein Schaden zu erwar-

ten ist. Wird doch ein Mangel festgestellt,

muss zeitnah ein Ersatz für den unerwarte-

ten Ausfall gefunden werden.

Das fehlende Wissen um den tatsächlichen

Ist-Zustand ihrer Züge ist für die Betrei-

ber von Schienenfahrzeugen ein ernstes

betriebswirtschaftliches Problem. Die

Lösung kommt von einer wissenschaftli-

chen Kooperation des Fraunhofer IPK und

dem Institut für Land- und Seeverkehr,

Fachgebiet Schienenfahrzeuge, der TU

Berlin. Seit Dezember 2009 arbeiten die

Experten der beiden Institute in dem Pro-

jekt »MuSenRad« an einem Verfahren zur

automatischen Zustandsüberwachung von

Radlaufflächen. Die innovative Idee: Ein

ins Gleisbett integriertes System kombi-

niert verschiedene sensorische Prinzipien.

»Wir kombinieren optische und akustische

Die massiven Technikprobleme bei der Berliner S-Bahn, betrieben durch die Deutsche Bahn, im

letzten Winter sind vielen Berlinern noch in guter Erinnerung. Zeitweise war nur noch die Hälfte

der Züge im Einsatz. Der Rest war aus Sicherheitsgründen aus dem Verkehr gezogen worden.

Gerade für Betreiber von Schienenfahrzeugen ist es wichtig zu wissen, in welchem Zustand ihre

Züge sind, um deren Wartung und Instandhaltung vorausschauend zu planen. Im Innovations-

cluster »Maintenance, Repair and Overhaul MRO« entwickelt das Fraunhofer IPK zusammen mit

den Experten für Schienenfahrzeuge der TU Berlin ein neuartiges Prüfsystem, das Radschäden

frühzeitig und zuverlässig im laufenden Betrieb identifiziert.

MRO

Auf leisen Rädern durch den Berliner Untergrund

Prototyp des optischen Radlaufsensors

FUTUR 2/2011 19

On Silent Wheels through Sub-Berlin

Many Berliners still vividly remember the

massive technical problems the Berliner

S-Bahn, run by Deutsche Bahn, suffered

during the last winter. At times, only half of

the trains were operating. The rest had to

be taken off the tracks for safety reasons.

Especially for railway operators it is impor-

tant to know in which condition their trains

are, in order to anticipate their timely repair

and maintenance. In its Innovation Cluster

»Maintenance, Repair and Overhaul (MRO)«

Fraunhofer IPK together with railway ex-

perts at TU Berlin develop a new test system

that helps to reliably identify wheel dam-

ages at an early stage during traffic.

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler

Telefon +49 30 39006-121

eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

Neben den Betreibern von Schienenfahr-

zeugen profitieren auch die Strecken-

anwohner von der Überwachung. Denn

unrunde Räder sind nicht nur anfälliger

für weitere Schäden, sie verursachen auch

deutlich mehr Lärm. Solche Veränderun-

gen können mit MuSenRad frühzeitig

erkannt und behoben werden. Prototypen

für die einzelnen sensorischen Überwa-

chungen werden derzeit von der BVG zu

Testzwecken in ihr Gleisbett integriert.

Ende 2011 sollen die einzelnen Systeme zu

einem marktfähigen Produkt zusammen-

geführt sein.

MuSenRad ist ein Projekt aus dem

Fraunhofer-Innovationscluster »Mainte-

nance, Repair and Overhaul in Energie und

Verkehr«, einer Kooperation von sieben

Forschungspartnern und 14 Wirtschafts-

unternehmen. Der Cluster befasst sich mit

den Forschungsfeldern Zustandserfassung

und -diagnose, MRO-Planung und digitale

Unterstützung sowie Reinigung und Re-

parturtechnologien. Gefördert wird er von

den Ländern Berlin und Brandenburg und

der Fraunhofer-Gesellschaft.

Prüfsysteme«, erklärt Eckhard Hohwieler,

Leiter des Projekts am Fraunhofer IPK.

»Ausbrüche, Risse und Schuppen an der

Oberfläche des Radlaufs überwachen

wir im Betrieb mit einem Kamerasystem.

Außerdem können wir geometrische Ver-

änderungen des Rades über die für diese

Schädigung charakteristischen Beschleuni-

gungssignale im Schienenfuß im Überfahr-

betrieb erkennen.«

► Weniger Schäden, leiseres Fahren

Die Vorteile für die Unternehmen liegen

auf der Hand. Zeit- und Kostenersparnis

gehen einher mit der besser planbaren

Einsetzbarkeit des Fuhrparks. Ein wichtiges

Thema für die BVG. Deshalb kooperiert

die gern mit der Forschung, indem sie

Gleisabschnitte für Versuche freigibt. »Für

uns ist eine regelmäßige Messwerterfas-

sung, die den aktuellen Zustand der Räder

unserer U-Bahn-Fahrzeuge widerspiegelt,

von großem Interesse«, so Martin Süß,

Abteilungsleiter bei der BVG. »Deshalb

unterstützen wir die Entwicklung der

Rad-Messtechnik, indem wir zeitweise

unsere Anlagen und Fahrzeuge zur Verfü-

gung stellen.«

Triggersystem für Messungen am Gleis Installierter Beschleunigungssensor am Schienenfuß

Forschung und Entwicklung20

► Vorteile zweier Arme

Der zweiarmige pi4_workerbot kann auf

seiner mobilen Plattform zu verschiede-

nen manuellen Montagearbeitsplätzen

gefahren werden, um dort bei Produkti-

onsengpässen auszuhelfen. Seine Propor-

tionen ähneln denen eines Menschen. So

lässt er sich an jedem modernen Stehsitz-

arbeitsplatz der industriellen Fertigung

einsetzen. Seine Arme haben – ähnlich

wie beim Menschen – sieben Gelenke

und eine überbestimmte redundante

Kinematik. Dies ist der Fall, wenn ein Arm

mehr Gelenke bzw. Bewegungsfreiheits-

grade zur Verüfung hat als die Eredigung

einer Aufgabe benötigt. Die Redundanz

bietet die Vorteile, die beim Umgehen von

Hindernissen oder für die Vermeidung von

Armkollisionen relevant sind. Das ist nötig,

da der Workerbot aus Effizienzgründen

zweihändig arbeitet.

Zu den wichtigsten Vorteilen des zweiarmi-

gen Roboters gehören deutliche Arbeits-

raum- und Kostenersparnisse im Vergleich

zur derzeit üblichen Variante, zwei Roboter

mit jeweils einem Arm einzusetzen. So

kann beim Workerbot bspw. ein Arm als

Spann- oder Umgreifvorrichtung genutzt

werden. Diese so genannte »Jigless Opera-

tion«, also ein Vorgang ohne Verwendung

klassischer Aufnahme- und Spanntechnik,

macht den Einsatz des Roboters flexibler

und reduziert gleichzeitig die entstehen-

den Kosten.

Eine wesentliche Neuheit und entscheiden-

de Funktion für die Anwendung in kon-

taktschlüssigen Aufgaben, wie z. B. beim

Fügen, ist die Integration von Nachgiebig-

keits- und Kraftregelungsverfahren in die

vom Fraunhofer IPK entwickelte Dual-Arm-

Roboter sind aus der Fertigungstechnik schon lange nicht mehr wegzudenken. Dabei haben

moderne Robotersysteme kaum noch etwas mit einfach programmierten Greifarmen und

Fließbändern zu tun. Mittels moderner Sensorik und Steuerung werden Roboter dem Menschen

immer ähnlicher: Sie können sehen, tasten und sogar eigene Entscheidungen treffen. Ein preis-

gekröntes Highlight unter den neuesten humanoiden Robotern ist der »pi4_workerbot«, der aus

einem EU-Projekt zur Entwicklung flexibler Montagesysteme hervorgegangen ist. Das Projekt

»Flexible Assembly Systems through Workplace-Sharing and Time-Sharing Human-Machine

Cooperation (PISA)« wird vom Fraunhofer IPK koordiniert. Der Kooperationspartner pi4_robotics

hatte die entscheidende Technologieidee. Das Unternehmen entwarf den Roboter und die über-

geordnete Steuerung, das Fraunhofer IPK nahm sich der Robotersteuerung an. 2010 präsentierte

pi4_robotics seinen »Workerbot« als Messeneuheit auf der AUTOMATICA 2010.

pi4_workerbot - zweiarmiger humanoider Roboter für die Praxis

Automatisierungstechnik

Robotersteuerung. Dies geschieht sowohl

auf Servo- als auch auf Programmierebe-

ne. Dem pi4_workerbot gelingt dadurch

sensor-motorisch vieles, was gewöhnliche

Roboter nicht können. Mit Hilfe von an

den Roboterflanschen – den Greifern – be-

festigten Sensoren, kann der Roboter den

Kontakt mit einer Umgebung detektieren,

Kräfte und Momente messen sowie seine

vorgegebene Bewegung automatisch kor-

rigieren bzw. Hindernisse berücksichtigen.

Dieses Verhalten, bekannt als Nachgiebig-

keit oder »Compliance«, ahmt menschli-

ches Verhalten im physischen Kontakt mit

einer Umgebung nach.

Die neuen Funktionen der Nachgiebig-

keitsregelung, der so genannten »Im-

pedance Control«, sind gekennzeichnet

durch ein sechsdimensionales Masse-

Dämpfer-Feder-Systemverhalten für trans-

latorische sowie rotatorische Freiheitsgrade

mit beliebig definierbaren Parametern

für die jeweilige Interaktionsaufgaben.

Am Fraunhofer IPK wurde eigens eine

Programmiersprache entwickelt, mit der

die gewünschte Nachgiebigkeit einfach

festgelegt werden kann. Auf diese Weise

lassen sich verschiedene Aufgaben, vom

Greifen eines Objekts bis zur Montage pi4_workerbot

FUTUR 1/2011 21

komplexer Teile, voll automatisch und

flexibel ausführen. Dabei werden die To-

leranzen der Bauteile und Abweichungen

der Arbeitsumgebung durch die Nachgie-

bigkeitsregelung ausgeglichen. Darüber

hinaus kann der Workerbot auch mit Men-

schen interagieren. Er kann vom Mensch

geführt werden, was für eine intuitive und

schnelle Programmierung vorteilhaft ist.

Durch eine komfortable Bedienoberfläche

kann der Roboter sehr schnell für neue

Aufgaben eingerichtet werden. Somit lässt

sich auch bei kleinen Losgrößen und häu-

fig wechselnden Aufgaben ein effektiver

Einsatz erzielen.

► Roboter mit menschlichen Zügen

Ein wichtiges Merkmal des Roboters ist

sein von pi4_robotics entwickelter Kopf,

der entscheidend zu seinem humanoiden

Erscheinungsbild beiträgt. Der Kopf ist um

zwei Achsen beweglich und erfasst die

Umgebung mit einer in die Stirn integrier-

ten hochmodernen 3-D-Kamera. Darüber

hinaus verfügt er über eine monochro-

me Kamera sowie eine Farbkamera, die

ihn bei der Prüfung von Bauteilen und

Oberflächen unterstützen. Diese optischen

Sensoren in Verbindung mit den beiden

Roboterarmen ermöglichen neue System-

Ihre Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Gerhard Schreck

Telefon +49 30 39006-152

gerhard.schreck@ipk.fraunhofer.de

Dr. Dragoljub Surdilovic

Tel. +49 30 39006-172

dragoljub.surdilovic@ipk.fraunhofer.de

lösungen für integrierte Handhabungs-,

Montage-, und Inspektionsaufgaben.

Zusätzlich beinhaltet der Kopf ein Farbdis-

play, das innovative Wege der Statusanzei-

ge und Interaktion mit dem Benutzer, z. B.

durch Gesichtsausdrücke, ermöglicht.

► Produktinnovation durch Koope-

ration

Der voll funktionsfähige Prototyp des

pi4_workerbot wurde auf der AUTOMA-

TICA 2010 in München der Öffentlich-

keit vorgestellt. Dort wurde er mit dem

Innovationspreis des MM-Magazins in der

Kategorie »Knick-Arm-Roboter« ausge-

zeichnet. Seitdem besteht sowohl von

Seiten der Medien, als auch von kleinen

und mittelständischen Unternehmen aus

dem produzierenden Gewerbe ungemin-

dert hohes Interesse an der Entwicklung.

Ein fachliches Highlight auf europäischer

Ebene war die Nominierung als Finalist

des 2011 euRobotics Technology Transfer

Preis beim »European Robotics Forum« im

April 2011 in Västerås, Schweden. Bei dem

renommiertesten Preis der europäischen

Robotik bewertet die Jury insbesondere

Innovationskraft und wirtschaftliches

Potenzial von Forschungskooperationen

zwischen Wissenschaft und Industrie.

pi4_workerbot

To do without robots in manufacturing

technology is unimaginable today. Thanks

to modern sensors and control systems,

todays robots become more and more akin

to humans: They can see, touch and even

make their own decisions. A prizewin-

ner among the latest humanoid robots is

»pi4_workerbot«, an outcome of the EU

project »Flexible Assembly Systems through

Workplace-Sharing and Time-Sharing

Human-Machine Cooperation (PISA)«

coordinated by Fraunhofer IPK. The project

partner pi4_robotics came up with the

crucial idea: The company developed the

robot and its overall control. Fraunhofer IPK

dealt with the precision control of the new

two-arm robot. pi4_robotics presented its

»Workerbot« at the AUTOMATICA 2010

and promptly received the innovation award

of MM magazine.

Besprechung der Robotersteuerung des pi4_workerbot am Fraunhofer IPK

Forschung und Entwicklung22

Die Verwendung von Kühlschmierstoff ist

ein notwendiges Übel in der Fertigung.

Um die im Zerspanprozess entstehende

Wärme abzuführen, werden erhebliche

Kosten und Gesundheitsgefahren in Kauf

genommen. Allein die Anlagentechnik

zur Aufbereitung und Versorgung sowie

die Bereitstellung von Kühlschmierstoff

und die teure Entsorgung als Sonderab-

fall nehmen einen Anteil von bis zu 16%

der Fertigungskosten ein. Dazu kommen

die Reinigungskosten für Maschinen und

Werkstücke, die mit dem Kühlschmiermit-

tel verschmutzt werden. Überdies werden

einer Studie der Vereinigung der Metall-

Berufsgenossenschaften zufolge 33% der

Hauterkrankungen in metallverarbeitenden

Berufen durch den Kontakt mit Kühl-

schmierstoff verursacht.

Neben der konventionellen Überflutungs-

kühlung werden deshalb seit geraumer

Zeit verschiedene Strategien zur Vermei-

dung von Kühlschmierstoffen entwickelt

und eingesetzt. Bei der Minimalmengen-

Kühlschmierung wird der Kühlschmierstoff

nur noch tröpfchenweise bzw. als feiner

Nebel aufgebracht, um die Bauteilquali-

tät zu erhöhen. Die Trockenbearbeitung

verzichtet ganz auf Kühlschmierung. Beide

Verfahren stoßen jedoch früher oder spä-

Fertigungstechnik

Coole Werkzeuge

► Werkzeugkonzept mit

geschlossener Innenkühlung

Die im Zerspanprozess entstehende Wär-

me kann durch die Kühlstrukturen in der

Wendeschneidplatte ohne Kühlfluidkon-

tamination abgeführt werden. Zusätzlich

wird die Werkzeuglebensdauer durch

einen geringeren Temperaturgradienten

ter aufgrund der thermischen Belastung

der Werkzeuge und auch des Werkstücks

an ihre Grenzen. Am IWF wird deshalb ein

Werkzeug entwickelt, das die Trockenbe-

arbeitung mit einer effektiven Kühlung

verbindet und die Wärme durch einen

geschlossenen Kühlkreislauf im Inneren

der Schneide abführt.

Die zunehmende Verwendung von Hochleistungswerkstoffen wie faserverstärkten Kunststoffen,

Leichtmetallverbundwerkstoffen und warmfesten Legierungen in der Automobil- und Luftfahrt-

industrie stellt vorwiegend in der Zerspanung enorme Anforderungen an die Temperaturverhält-

nisse im Prozess. Dies erfordert durch die oftmals geringe Wärmeleitfähigkeit der Werkstoffe ein

erhöhtes, experimentell ermitteltes Prozessverständnis hinsichtlich der Temperaturverteilung und

des Temperaturverlaufs im Werkzeug. »ConTemp«, ein von der Europäischen Kommission geför-

dertes Forschungsvorhaben aus dem Themenbereich »Self Learning Production Systems«, setzt

dabei auf die selbstlernende Kontrolle der Temperaturverhältnisse bei der Zerspanung. Dafür

entwickeln Wissenschaftler des IWF ein Werkzeugkonzept mit einer geschlossenen Innenkühlung.

Um die Temperaturverhältnisse im Zerspanprozess jedoch definiert beeinflussen zu können, wird

neben dem Werkzeugkonzept eine Steuerungsumgebung benötigt und implementiert. Mit Hilfe

der neuronalen Netze, einem mathematischen Modell, wird dabei die Zerspantemperatur durch

Veränderung von Kühlparametern der Kühlperipherie und der Prozessparameter adaptiv geregelt.

Ganzheitliche Prozessentwicklung bestehend aus Werkzeugentwicklung und adaptiver Fertigungsbeeinflussung

FUTUR 2/2011 23

ConTemp – Self-Learning Control of

Tool Temperature in Cutting Processes

The use of high performance materials and

modern composite materials like fibre-rein-

forced plastics in automotive and aerospace

industry places high demands on the condi-

tions of temperature in cutting process.

Due to the low thermal conductivity of

these materials, this requires an increased,

experimentally derived process understand-

ing regarding temperature distribution and

temperature gradient in the tool. Based on

this knowledge, new tool concepts and new

innovative adaptive controlling structures of

process and coolant are needed. ConTemp

is a collaborative research project funded by

the European Commission under the topic

»Self Learning Production Systems« in the

Seventh Framework Programme.

Ihre Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Timo Reinicke

Telefon +49 30 314-24946

reinicke@iwf.tu-berlin.de

Dipl.-Ing. Martin Roeder

Telefon +49 40 314-23473

roeder@iwf.tu-berlin.de

www.contemp.org

und die einhergehende Reduktion von

Thermoschock entscheidend verlängert.

Die Herausforderung in der Auslegung des

Werkzeugdesigns liegt dabei darin, ein

Gleichgewicht zwischen Kühlwirkung und

mechanischer Stabilität des Schneidkörpers

zu finden. Daher wurde im ersten Zeit-

raum des ConTemp-Projekts eine iterative

Herangehensweise in der Herleitung und

Optimierung günstiger Design varianten

verwendet. Zuerst wurden dazu Zerspan-

versuche durchgeführt und die resultieren-

de maximal abzuführende Wärme in den

eingesetzten Werkzeugen experimentell

ermittelt. Mittels dieser Kenntnisse konnte

die Kühlstruktur durch Simulationen

festgelegt werden. Danach sind die zur

Herstellung der Kühlkörper benötigten

Fertigungsverfahren identifiziert und die

adaptive Steuerung implementiert worden.

► Selbstlernende adaptive

Steuerung der Temperatur

Durch die Benutzung einer selbstlernen-

den adaptiven Prozesskontrolle ist es

möglich, die Bearbeitungssituation zu

stabilisieren und somit die Produktivität

hinsichtlich Bauteilqualität und Werkzeug-

standzeit durch bewusste aktive Beeinflus-

sung des Zerspanprozesses zu erhöhen.

Im Rahmen des ConTemp-Projektes wird

dabei die Regelungsstruktur der neuro-

nalen Netze verwendet. Diese sind in der

Lage, die Gewichtungen ihrer Stellgrößen

intelligent durch erlernte Basisdaten ein-

zustellen. Dadurch können die nichtlinear

zusammenhängenden Prozess- und Kühl-

parameter an die Bearbeitungstemperatur

und die vorherrschenden Prozessbedin-

gungen angepasst werden.

Derzeit werden am Institut für Werkzeug-

maschinen und Fabrikbetrieb IWF der

Technischen Universität Berlin die ersten

Prototypvarianten innengekühlter Werk-

zeugsysteme in enger Zusammenarbeit

der neun Projektpartner aus Deutschland,

Großbritannien, Italien und Österreich

gefertigt und im Einsatz validiert. Dabei

stellt die leichte Integration in vorhandene

Werkzeugmaschinensysteme eine essenti-

elle Grundanforderung an das zu entwi-

ckelnde Werkzeugsystem dar. Nach der

Validierung und konstruktiven Optimie-

rung der Prototypen wird die Datenbasis

für das Regelungskonzept durch Zerspan-

versuche aufgenommen.

Eiskalte Fertigung: Weniger Verschleiß und

Kühlschmierstoff durch gekühlte Werkzeuge

Herr Kosmecki, Ihr Unternehmen ist gerade

mal ein Jahr alt. Wie geht es Ihnen?

Bartosz Kosmecki: Mir und der Scopis

GmbH geht es sehr gut. Das erste Jahr ist

ein sehr spannendes Jahr gewesen, in dem

sich viel ereignet hat. Wir haben unser

erstes Navigationssystem MATRIX POLAR

im Februar 2011 im Markt eingeführt und

eine korrespondierende CE-Zulassung

erhalten. Im März wurde unser Qualitäts-

managementsystem nach DIN EN ISO

13485:2010 und DIN EN ISO 9001:2008

erfolgreich zertifiziert. In diesem Jahr sind

wir außerdem auf mehreren Messen und

Kongressen vertreten, bauen so unsere

Präsenz im Medizintechnikmarkt aus und

Interesse besonders bei HNO-Chirurgen

auf.

Darüber hinaus verlaufen unsere Ver-

triebsaktivitäten sehr positiv. Wir haben

die ersten klinischen Navigationsgeräte an

Krankenhäuser geliefert, die dort täglich

eingesetzt werden. Auch auf internatio-

nalem Niveau erfahren wir eine positive

Resonanz. Aktuell sind wir bereits in der

Endphase der Zulassung unseres zweiten

Produkts, das noch dieses Jahr auf den

Markt kommt.

Wie entstand die Idee zur Ausgründung?

Kosmecki: Andreas Reutter, Mitgründer

von Scopis, und ich waren Arbeitskollegen

am Berliner Zentrum für Mechatronische

Medizintechnik (BZMM). Wir forschten

bereits dort an klinischen Navigations- und

Messsystemen. Während einer OP an der

HNO-Klinik der Charité – Universitätsmedi-

zin Berlin habe ich live beobachtet, welche

Herausforderungen bei der Durchfüh-

rung von minimal-invasiven Operationen

bestehen. Mir fiel auf, dass es einen Bedarf

an einer endoskopischen Vermessung des

Operationsgebietes gab. Daraus entstand

die Idee zur Entwicklung von endoskopi-

schen Mess- und Navigationssystemen.

Diese Systeme basieren auf speziellen

Messaufsätzen, die an bestehende Endo-

skope angebracht werden und diese um

eine präzise laserbasierte 3D-Vermessung

erweitern. Auf diese Weise können Ärzte

erstmals Messungen an anatomischen

Strukturen endoskopisch und berührungs-

los vornehmen. Zudem profitieren sie von

der kontinuierlich verfügbaren Navigation.

Aus der Idee für das Produkt entwickelten

wir schnell eine Geschäftsidee, mit der wir

den Preis der Stiftung-Charité auf dem

Biomedical Summit 2009 gewannen. Das

bestätigte uns natürlich sehr in unserem

Vorhaben. Im März 2010 kamen wir mit

unserem Businessplan beim bundesweiten

Businessplanwettbewerb »Science 4 Life«

unter die besten 20. Nur wenige Mona-

te später gründeten wir dann die Scopis

GmbH.

Sie entwickeln endoskopische Messauf-

sätze, die passgenau mit jedem konven-

tionellen Endoskop der minimal-invasiven

HNO-Chirurgie verbunden werden können.

Wie machen Sie das?

Kosmecki: Die Scopis-Messaufsätze

werden ähnlich einem Spülschaft an

konventionelle Endoskope angeschlossen

und arretiert. Wir richten uns hierbei nach

den weltweit verbreiteten Standards in der

HNO-Chirurgie in Bezug auf Durchmesser

und Länge der Endoskope. Die Technologie

kann problemlos auch auf weitere klinische

Anwendungsbereiche der Endoskopie

übertragen werden. Im Detail funktioniert

sie so: Unsere Messaufsätze projizieren

einen Laserpunkt auf das Gewebe, das in

dem Endoskopiebild sichtbar ist. Der Chir-

urg richtet diesen Punkt ähnlich einem La-

serpointer manuell auf die zu vermessende

Struktur. Zu jedem projizierten Laserpunkt

ermittelt das System die präzisen Raumko-

ordinaten. So kann der Chirurg anatomi-

sche Strukturen Punkt für Punkt endosko-

pisch und berührungslos vermessen. Auf

diese Weise ermöglicht das System auch

die endoskopische Navigation.

Warum sollten Mediziner auf Ihre endosko-

pischen Messaufsätze umsteigen?

Kosmecki: Mit unserer Technologie kön-

nen Ärzte erstmals mit einem Endoskop

navigieren und gleichzeitig anatomische

Willkommen im Zeitalter der navigierten Endoskopie

Die Scopis GmbH erforscht, entwickelt und vermarktet hochgenaue laserbasierte endoskopi-

sche und mikroskopische Messsysteme für die minimal-invasive Chirurgie. Dabei ermöglicht

eine innovative endoskopische 3-D-Vermessung erstmals die reproduzierbare Durchführung

von chirurgischen Eingriffen. Klinische Komplikationen können hierdurch minimiert und Kosten

optimiert werden. Das Unternehmen ist eine Ausgründung des von Fraunhofer IPK und der

Charité-Universitätsmedizin Berlin gemeinsam betriebenen Berliner Zentrums für Mechatro-

nische Medizintechnik. Wir sprachen mit Gründer und Geschäftsführer Bartosz Kosmecki über

das junge Spin-off.

Interview24

Kontakt

Bartosz Kosmecki

Telefon +49 30 398 20 598

bkosmecki@scopis.com

www.scopis.com

Zur Person

Bartosz Kosmecki schloss 2005 erfolgreich

sein Studium der Technischen Informatik

an der Technischen Universität Berlin ab.

Bereits in seiner Diplomarbeit zum Thema

»Elektromagnetisches klinisches Naviga-

tionssystem« zeichnete sich sein zukünf-

tiges Interesse an der Medizintechnik ab.

Während seiner anschließenden Tätigkeit

als wissenschaftlicher Mitarbeiter am

Fraunhofer IPK und dem Charité Virchow

Klinikum konzentrierte sich Kosmecki auf

die weitere Erforschung und Entwicklung

klinischer Navigationssysteme und mes-

sender Endoskopie. 2010 gründete er

gemeinsam mit Andreas Reutter und der

Fraunhofer-Gesellschaft die Scopis GmbH

zur Entwicklung und Vermarktung von

Messsystemen für unterschiedliche medizi-

nische Anwendungsgebiete der minimal-in-

vasiven Chirurgie. Das Unternehmen, deren

Geschäftsführer Kosmecki ist, erhielt im

Oktober 2010 eine Startfinanzierung des

High-Tech Gründerfonds. Seit Februar 2011

ist das Scopis Navigationssystem MATRIX

POLAR kommerziell erhältlich.

letzten Monaten haben wir sukzessive un-

ser Angebot an autoklavierbaren navigier-

ten Instrumenten erweitert. Diese haben

wir immer in Anlehnung an Vorschläge

unserer Referenzärzte optimiert. Mit der

Markteinführung unseres zweiten Produkts

am Ende dieses Jahres werden wir unseren

Zeitplan genau einhalten.

Was würden Sie anderen Wissenschaftlern

raten, die den Schritt vom Forscher zum

Unternehmer wagen wollen?

Kosmecki: Der Schritt von der Wis-

senschaft zum Unternehmen erfordert

eine tragfähige Geschäftsidee, die in

einem Businessplan fixiert wird. Hilfe bei

der Erstellung des Businessplans bieten

zahlreiche Businessplanwettbewerbe.

Das Geschäftskonzept wird dabei durch

unabhängige Kapitalgeber, Unternehmer

und Berater geprüft und weiter optimiert.

In zahlreichen Gründungsnetzwerken

findet man zudem junge Unternehmer,

mit denen man sich über sein Vorhaben

austauschen und hilfreiche Tipps einho-

len kann. Enorm wichtig in unserem Fall

war die Beratung und Betreuung durch

Fraunhofer Venture. Sie unterstützten uns

bei der Ausgestaltung von Verträgen, der

Lizenzierung von Schutzrechten und der

Unternehmensgründung.

Als Unternehmer muss man seinen For-

scherstandpunkt verlassen und durch die

Augen des Kunden schauen. Denn der

Kundennutzen ist der entscheidende Fak-

tor für den Erfolg der Geschäftsidee und

nicht die technologischen Eigenschaften

des Produkts.

Strukturen präzise und berührungslos

vermessen. Damit können wir die Verfüg-

barkeit der Navigationsinformation im Ver-

gleich zu bestehenden Systemen um bis zu

70 Prozent erhöhen. Die HNO-Chirurgen

haben eine Hand frei und müssen nicht

mehr zwischen Navigation und chirurgi-

schem Instrument wählen. Darüber hinaus

ermöglicht die Lasernavigation zusätzlich

eine schnelle und genaue Bild-zu-Patien-

tenregistrierung, da kein direkter Hautkon-

takt stattfindet. Die Messaufsätze sind nur

ein Teil unseres Gesamtsystems MATRIX

POLAR. Dieses zeichnet sich durch eine

sehr kurze Systemvorbereitungszeit, einen

reduzierten Platzbedarf sowie eine intuitive

Bedienung und Dokumentation sämtlicher

Endoskopie- und Navigationsdaten aus.

MATRIX POLAR hilft den Chirurgen sich

besser im Operationsfeld zu orientieren

und so chirurgische Komplikationen zu

minimieren, Operationszeiten zu reduzie-

ren und bessere post-operative Ergebnisse

zu erzielen.

Bis zum Sommer 2011 hatten Sie sich den

Markteintritt der ersten Produkte für die

HNO-Chirurgie zum Ziel gesetzt. Liegen Sie

im Plan?

Kosmecki: Ja. Wie eingangs bereits er-

wähnt, ist MATRIX POLAR, das erste Scopis

Navigations system für die minimal-invasive

HNO-Chirurgie, bereits seit Februar 2011

erhältlich. Wir hatten uns einen sehr

engen Zeitplan gesetzt. Trotzdem schaff-

ten wir es, in nur einem halben Jahr nach

der Unternehmensgründung unser erstes

Medizinprodukt fertig zu stellen. In den

Scopis-Gründer Bartosz Kosmecki (re.)

und Andreas Reutter (li.)

FUTUR 2/2011 25

Bessere Ergebnisse auch bei komplizierten Fällen

Partnerunternehmen26

Mit seiner Produktfamilie MATRIX POLAR

bietet Scopis seinen Kunden flexible Lösun-

gen: MATRIX POLAR-Modul erweitert

bestehende Endoskopietürme um leis-

tungsfähige klinische Navigation. MATRIX

POLAR-System integriert neuste HD-Endo-

skopie und klinische Navigation in einem

Endoskopieturm. Mit MATRIX POLAR-Laser

ergänzt Scopis seine Produktreihe mit

Mess aufsätzen für eine laserbasierte endo-

skopische Messung und Navigation.

Klinische Navigations- und Messsysteme

von Scopis wurden für den täglichen

Gebrauch optimiert. Sie werden vollständig

in den Endoskopieturm integriert. Dadurch

reduzieren Sie den Platzbedarf und Bedien-

aufwand im Operationssaal. Die Systeme

sind intuitiv und benutzerfreundlich und

zeichnen sich zudem durch eine sehr kurze

Systeminbetriebnahme von unter drei

Minuten aus. Drei schnelle Methoden der

Bild-zu-Patientenregistrierung erlauben den

universellen Einsatz mit höchster Genauig-

keit. Eine Vielzahl an ergonomischen, wie-

derverwendbaren navigierten Instrumenten

stellt den Einsatz der Systeme auch bei

komplexen Fällen sicher. Mittels vorhande-

ner Schnittstellen werden Scopis-Systeme

direkt in das Netzwerk des Krankenhausin-

formationssystems integriert und ermög-

lichen damit den direkten Zugriff auf die

radiologischen Bilddaten.

Mit Scopis-Messaufsätzen wird der Um-

fang an navigierten Instrumenten um die

laserbasierte endoskopische Messung und

Navigation erweitert. Sie werden ähnlich

einem Spülschaft an konventionelle En-

doskope angeschlossen und arretiert und

projizieren Laserpunkte auf das Gewebe.

Zu jedem projizierten Laserpunkt ermittelt

das System die präzisen Raumkoordinaten.

Ärzte können auf diese Weise erstmals

Messungen an anatomischen Strukturen

endoskopisch und berührungslos vor-

nehmen und profitieren zudem von der

kontinuierlich verfügbaren Navigation.

Das Spin-off von Fraunhofer IPK und der

Charité-Universitätsmedizin Berlin arbeitet

eng mit beiden Institutionen zusammen,

um seine Produkte für den täglichen Einsatz

zu optimieren und innovative Technologien

zu nutzen. Darüber hinaus stellt Scopis si-

cher, dass alle Produkte höchsten Qualitäts-

ansprüchen genügen. Dafür bürgt auch die

aktuelle Zertifizierung des Qualitätsmanage-

mentsystems nach DIN EN ISO 13485:2010

und DIN EN ISO 9001:2008.

Scopis GmbH

Blücherstr. 22

10961 Berlin

Deutschland

Telefon +49 30 398 20 598

www.scopis.com

Scopis stellt hochgenaue, laserbasierte endoskopische und

mikroskopische Mess- und Navigationssysteme für die

minimal-invasive Chirurgie her. Das Berliner Unternehmen

unterstützt Mediziner dabei, Operationszeiten zu verkürzen,

klinische Komplikationen zu reduzieren, bessere postopera-

tive Ergebnisse zu erzielen und Kosten zu sparen.

MATRIX POLAR-System

Scopis

Ihre Ansprechpartnerin

Daniela Frost

Telefon: +49 30 398 20 598

dfrost@scopis.com

www.scopis.com

Hochauflösende Bilder im OP

Partnerunternehmen FUTUR 2/2011 27

Seit 40 Jahren hat Ziehm Imaging den

Markt für mobile C-Bögen geprägt und

mit zahlreichen Innovationen stetig

vorangetrieben. Die mobilen röntgenba-

sierten Bildgebungssysteme des deutschen

Mittelständlers, der Niederlassungen in

den USA, China, Singapur, Finnland, Italien

und Braslien unterhält, finden neben der

Wirbelsäulen-Chirurgie, Orthopädie und

Traumatologie auch in der Gefäßchirurgie

Anwendung. Zudem werden die digitalen

C-Bögen in der interventionellen Radiologie

und Kardiologie eingesetzt. Chirurgische

Eingriffe, die zuvor ausschließlich unter

Einsatz festinstallierter Anlagen durchge-

führt wurden, können inzwischen auch mit

mobiler Flat-Panel-Technologie vorgenom-

men werden. Kliniken profitieren von den

geringen Installationskosten sowie von

der großen Flexibilität und Mobilität der

C-Bögen. Die offene Software-Architektur

ermöglicht dem Anwender stets auf dem

aktuellen Stand der Entwicklung zu sein

und sofort von technologischen Innovatio-

nen zu profitieren.

Ideen und ihre kontinuierliche Weiterent-

wicklung werden bei Ziehm Imaging groß

geschrieben: Das Nürnberger Unterneh-

men investiert rund 15 Prozent seines

Umsatzes in die Forschung und Entwick-

lung. 2005 brachte der Hersteller den

ersten C-Bogen mit Flat-Panel-Detektor auf

Ziehm Imaging

Donaustraße 31

90451 Nürnberg

Telefon +49 911 2172 0

Fax +49 911 2172 390

www.ziehm.com

Mit seiner mobilen Röntgentechnologie hat der Nürnberger Medizintechnik-

hersteller Ziehm Imaging in den vergangenen Jahren mehr und mehr Operati-

onssäle rund um den Globus erobert. Die hochauflösenden Röntgenbilder mit

mehr als 16.000 Graustufen unterstützen Ärzte weltweit bei intraoperativen

Eingriffen, damit bessere Behandlungsergebnisse erzielt werden, weniger

Folgeoperationen nötig sind und die Patienten schneller aus der Klinik

entlassen werden können. Mit mehr als 300 Mitarbeitern stattet der Pionier

in der Flat-Panel-Technologie Kliniken weltweit mit mobilen C-Bögen aus, die

nach den individuellen Bedürfnissen der Kunden konzipiert und in manueller

Fertigung hergestellt werden.

Ziehm Imaging

m

Ihr Ansprechpartner

Martin Herzmann

Telefon: +49 (0)911.2172.302

martin.herzmann@ziehm-eu.com

www.ziehm.com

dem Markt und behauptet sich seit Jahren

als Pionier im Bereich volldigitaler mobi-

ler C-Bögen mit Flat-Panel-Technologie.

„Knapp 300 installierte digitale C-Bögen

weltweit belegen eindrücklich, dass sich

die mobile Flat-Panel-Technologie im klini-

schen Umfeld etabliert hat“, sagt Martin

Herzmann, Director Global Marketing bei

Ziehm Imaging.

Das global agierende Unternehmen erwirt-

schaftet 60 Prozent seines Umsatzes im

Export, rund 80 Prozent aller Produkte sind

jünger als drei Jahre. Auch die Bundeswehr

stattet ihre Operationszentren in Feldlaza-

retten, Krankenhäuser und Marineschiffe

weltweit mit Ziehm Imaging Geräten aus.

Mit 40 Jahren Firmentradition zeigt Ziehm

Imaging, dass Größe allein nicht entschei-

dend ist, sondern Know-how und Team-

geist den Unterschied machen.

Komplettsystem mit

separatem Monitorwagen

Mobiler C-Bogen mit Flat-Panel Technologie im

klinischen Einsatz

28 Ausstattung

Medizintechniklabor

Gemeinsam mit der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie / Klinische Navigation der Charité – Universitäts-medizin Berlin bildet das Geschäftsfeld Medizintechnik des Fraunhofer IPK das Berliner Zentrum für Mechatronische Me-dizintechnik. Seit der Berufung von Pro-fessor Keeve und einer Neuausrichtung im Jahr 2008 konnte es sich als interna-tional anerkanntes Forschungs- und Ent-wicklungszentrum für bildgeführte und minimal-invasive Chirurgie etablieren. 2010 wurde es mit dem Innovationspreis Medizintechnik des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ausgezeich-net und seine Technologieausgründung SCOPIS in das Portfolio des High-Tech-Gründerfonds aufgenommen.

Ein Highlight der technischen Ausstat-tung des Berliner Zentrums für Mechat-ronische Medizintechnik ist das Demon-stationslabor am Fraunhofer IPK. Hier werden Prototypen medizintechnischer Systeme entwickelt und technisch evalu-iert, bevor sie nach dem Medizinproduk-tegesetz zugelassen werden. Auf 94 qm können alle entwickelten Technologien und Systeme aufgebaut, getestet und

Tracking-System für

chirurgische Navigation

Experimentalaufbau ORBIT

nach geltenden Qualitätskriterien geprüft werden. Um eine möglichst anwen-dungsnahe OP-Umgebung zu schaffen, wurde ein OP-Demonstrationsbereich eingerichtet. In diesem Bereich ist u. a. ein Demonstrator eines klinischen As-sistenzsystems für die navigierte Endos-kopie aufgebaut. Enstprechende Strah-lenschutzvorrichtungen erlauben den Betrieb röntgentechnischer Anlagen wie

C-Bögen, die die Wissenschaftler für bild-geführte und minimal-invasive Chirurgie weiterentwickeln. Dieser Röntgenbereich umfasst 25 qm und kann mit Hilfe eines Bleilamellenvorhangs vom Demonstrati-onsbereich abgeschirmt werden. Dadurch wird ein offener Zugang zu den Räum-lichkeiten ermöglicht und gleichzeitig die gefahrenlose Nutzung bzw. Erprobung von Röntgengeräten. Dazu zählen z. B. ein um eine 3-D-Bildgebung erweiterter 2-D-C-Bogen, welcher am Fraunhofer IPK entwickelt und erprobt wurde, sowie ein Experimentalaufbau für einen intraopera-tiven 3-D-Röntgenscanner im vom BMBF geförderten Forschungsvorhaben ORBIT. Erstmals kommen dabei robotergeführte Röntgenquellen und digitale Röntgensen-soren zum Einsatz.

FUTUR 2/2011 29

Erfolgreiche Kooperationsprojekte aus der Hauptstadtregion

standen im Mittelpunkt des ersten Transfer-Treff Live, einer

Initiative der Berliner Transfer-Allianz. Partner aus Wirtschaft

und Wissenschaft erläuterten am 16. Februar 2011 im Haupt-

gebäude der TU Berlin, wie sich durch Kooperationen zwischen

Wirtschaft und Wissenschaft Innovationspotenziale erschließen

und in Wettbewerbsvorteile umsetzen lassen. Mit dabei: das

TransferBONUS-Projekt von IWF und der Bogen Electronic GmbH.

Nico Pohlmann, Geschäftsführer des Berliner Traditionsunterneh-

mens, hatte sich um eine Kooperation mit den Wissenschaftlern

bemüht, weil er die Genauigkeit von magnetischen Maßstäben

reproduzierbar steigern wollte. Gemeinsam mit Prof. Eckart

Uhlmann, Leiter des Fachgebiets Werkzeugmaschinen und Ferti-

gungstechnik am IWF, berichtete Pohlmann rund 100 Vertretern

aus Wirtschaft, Wissenschaft und Medien von der sechsmo-

natigen Zusammenarbeit. »Am Ende hatten wir nicht nur das

Von der Forschung in die Industrie

1. Transfer-Treff Live an der TU Berlin

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Jan Mewis

Telefon +49 30 314-23998

mewis@iwf.tu-berlin.de

Ereignisse und Termine

Erfolgreiche Partner: Nico Pohlmann, Bogen Electronic (li.), Prof. Eckart

Uhlmann (2. von re.) und Jan Mewis (re.) vom IWF

Verstärkung an der Spitze

Leitungsteam des Fraunhofer IPK erweitert

Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins

Seit 1. April steht Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins als stellvertreten-

der Institutsleiter an der Seite von Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart

Uhlmann. Mit der Berufung von Prof. Mertins folgte der Vorstand

der Fraunhofer-Gesellschaft einem Vorschlag von Prof. Uhlmann

persönlich. Kenner des Fraunhofer IPK dürfte die Entscheidung

wenig überraschen: Prof. Mertins ist bereits seit 30 Jahren in

leitenden Positionen im Institut tätig und hat in dieser Zeit die

Strategie des Hauses entscheidend mitgeprägt. Mit seiner Ent-

scheidung bringt der Fraunhofer-Vorstand in besonderer Weise

seine Anerkennung für die Verdienste von Prof. Mertins um das

Institut zum Ausdruck. Prof. Uhlmann, Institutsleiter des Fraunho-

fer IPK, gratulierte dem neuen Steuermann an seiner Seite: »Ich

freue mich darauf, die vertrauensvolle Zusammenarbeit mit Prof.

Mertins künftig noch stärker in dem gemeinsamen Bestreben zu

nutzen, die Spitzenposition des Instituts weiter auszubauen.«

Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins leitet seit 1988 das Geschäftsfeld

Unternehmens management des Fraunhofer IPK. Die Schwerpunk-

Ihr Ansprechpartner

Steffen Pospischil

Telefon +49 30 39006-140

steffen.pospischil@mf.tu-berlin.de

te seiner Arbeit liegen in den Bereichen Produktions- und Arbeits-

organisation, Mitarbeiterqualifikation, Produktionsmanagement,

Fabrikplanung, Auftragssteuerung und Wissensmanagement. Er

ist Gründungsmitglied des Arbeitskreises Wissensbilanz (AKWB).

technologische Problem gelöst, sondern konnten unserem Partner

Impulse für die Erschließung eines neuen Geschäftsfeldes geben,«

so IWF-Projektleiter Jan Mewis.

Ereignisse und Termine30

Mareike, Kim und Mia feilen, was das Zeug hält, schwingen den

Hammer und machen auch vor der Rohrzange nicht Halt. Das Ziel

der Mädchen: Fensterscheiben, Keramikplatten und Rohre kaputt

kriegen. Doch Vandalismus ist manchmal schwieriger als man

denkt. Im Selbstversuch testeten am 14. April 2011 elf Berliner

Mädchen zwischen zehn und zwölf Jahren anlässlich des Girls‘

Day, was für Kräfte Werkzeugmaschinen aufbringen und wie

mit neuen Verfahren auch Hochleistungswerkstoffe bearbeitbar

werden. Wo die Rohrzange versagt, nimmt ein Rohr dank Magne-

tismus im Bruchteil einer Sekunde die gewünschte Form an. Wo

Feilen stumpf werden, bearbeitet eine moderne Werkzeugmaschi-

ne Hochleistungskeramik, als wäre sie aus Butter.

»Ich werde mal Wasserstrahlschneiderin«, erklärt die zehnjährige

Mia am Girls‘ Day. »Da kann ich ganz verschiedene Sachen mit

einem Wasserstrahl aus Metall ausschneiden und dann verkaufen;

Kunst zum Beispiel.« Auch Mareike ist begeistert von der Technik

Starke Mädchen und starke Maschinen

Mädchen erobern am Girls‘ Day das PTZ

Ihre Ansprechpartnerin

Ina Roeder

Telefon +49 30 39006-238

ina.roeder@ipk.fraunhofer.de

Scharf: Mit Wasser kann man Metalle schneiden (li.). Unkaputtbar: Mit der Rohrzange sind Bleche nicht kleinzukriegen (re.).

Kalt aber herzlich: Beim Entlacken mit Trockeneis (li.) werden die Mädchen zu Künstlerinnen.

am PTZ und hätte am liebsten gleich einen »Schülerjob« am Ins-

titut. In einem sind sie sich alle einig: Im nächsten Jahr wollen sie

wieder beim Girls‘ Day dabei sein.

Das Produktionstechnische Zentrum PTZ Berlin fördert mit seiner

Teilnahme an Veranstaltungen wie dem Girls‘ Day, der Fraunhofer

Talent School und »Jugend forscht« seit vielen Jahren intensiv die

naturwissenschaftlich-technische Jugendarbeit in Deutschland.

Dadurch will das PTZ dem Nachwuchsmangel in der Ingenieur-

wissenschaft entgegenwirken und Berührungsängste gegenüber

Technik, insbesondere bei Mädchen abbauen.

FUTUR 2/2011 31

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

Telefon +49 30 39006-201

bertram.nickolay@ipk.fraunhofer.de

In mehr als 3800 Fällen ermittelte das Bundeskriminalamt 2009

gegen den Besitz von pornografischen Darstellungen von Kin-

dern. Bislang durchsuchen die Ermittler beschlagnahmte Festplat-

ten von Hand – bei dem enormen Anstieg digitaler Medien eine

kaum noch zu bewältigende Aufgabe. Mit dem Softwaretool

»desCRY« (engl. descry, ausfindig machen) hat die Abteilung

Sicherheitstechnik des Fraunhofer IPK eine Methode entwickelt,

mit der digitale Medien per Mustererkennung automatisiert auf

illegale Inhalte überprüft werden können. Die Bundesministerin

für Familie, Senioren, Frauen und Jugend, MdB Dr. Kristina Schrö-

der, und die Bundestagsabgeordnete MdB Beatrix Philipp besuch-

ten am 9. Mai 2011 das Fraunhofer IPK, um über die Potenziale

dieser neuen Technologie zu sprechen. Gemeinsam mit Vertretern

des Bundeskriminalamts sowie des Landeskriminalamts Berlin

klärten sie mit Institutsleiter Prof. Eckart Uhlmann, Abteilungslei-

ter Dr. Bertram Nickolay sowie weiteren Fraunhofer-Experten die

erforderlichen Voraussetzungen für den breitenwirksamen Einsatz

von »desCRY«. Auch der weitere FuE-Bedarf sowie Möglichkeiten

nationaler und internationaler Kooperationen wurden diskutiert.

Gemeinsam gegen Kinderpornographie

Familienministerin MdB Dr. Kristina Schröder und MdB Beatrix Philipp infor-

mierten sich im Fraunhofer IPK über digitale Methoden zur Fahndung nach

pornografischen Darstellungen Minderjähriger.

Bundesfamilienministerin Dr. Kristina Schröder im Gespräch mit den

Fraunhofer-Experten

Neuer Mann im Haus

Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem

Das IWF hat ein neues Gesicht: Seit September 2010 leitet Prof.

Dr.-Ing. Roland Jochem das Fachgebiet Qualitätswissenschaf-

ten in der Nachfolge von Prof. Dr.-Ing. Joachim Herrmann. Der

promovierte Maschinenbauer ist dem PTZ seit vielen Jahren eng

verbunden. Nach seinem Studium an der TU Berlin und ersten

Industrieerfahrungen zog es Professor Jochem in die Wissenschaft

an das Fraunhofer IPK. Hier schrieb er seine Dissertation und stieg

zum Abteilungsleiter Prozessmanagement auf, bevor er als Pro-

zesskoordinator zur Bosch-Siemens-Hausgeräte GmbH wechselte.

An der Universität Kassel war er zuletzt als Universitätsprofessor

verantwortlich für das Fachgebiet Qualitätsmanagement. Qualität

beinhaltet klare Zielvorstellungen – und die hat Professor Jochem

auch für seinen Lehrstuhl. »Eine Vorlesung ist gut, wenn die

Studenten alles verstanden haben und in der Übung anwenden

können. Ein FuE-Projekt ist es, wenn es dem Kunden in der Um-

setzung Return-on-Invest bringt«, erklärt er klipp und klar.

Ihr Ansprechpartner

Steffen Pospischil

Telefon +49 30 39006-140

steffen.pospischil@ipk.fraunhofer.de

Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem auf dem Dach des PTZ

Ereignisse und Termine32

Die Komplexität von Produkten und Produktentwicklungspro-

zessen nimmt durch eine stark wachsende Zahl von Änderungen

und Optimierungen im Produktlebenszyklus rapide zu. Ziel des

Projektes ISYPROM (Modellbasierte Prozess- und Systemgestal-

tung für die Innovationsbeschleunigung) war daher, mittels der

Modellierung von Geschäfts- und Produktentwicklungsprozessen

die Klarheit und Nachvollziehbarkeit in der Produktentwicklung

zu erhöhen. Prozessaufnahme, -visualisierung und zum Teil auch

-simulation sind Stand der Technik. Schwierigkeiten bereitet dage-

gen die Verknüpfung von Geschäfts- und Produktentwicklungs-

prozessen: Da die zugehörigen Modelle weitgehend unabhängig

voneinander existieren, müssen Änderungen in einem Modell

manuell in andere Modelle übertragen werden. Das führt dazu,

dass solche Modelle nicht »gelebt« werden und keine Akzeptanz

in den produktiven Abteilungen finden. Vor diesem Hintergrund

unterstützte ISYPROM die Virtualisierung der Produktentstehung

durch eine stärker formalisierte, modellbasierte und damit

rechnerinterpretierbare Beschreibung der Produkte. Im Ergebnis

kann nun das Management der Produktentstehungsprozesse

durch eine engere Verknüpfung mit den Unternehmens- und

Geschäftsprozessen verbessert werden.

Ihr Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

Telefon +49 30 39006-243

rainer.stark@ipk.fraunhofer.de

www.isyprom.de

Ihre Ansprechpartnerin

Jeannette Behrendt

Telefon +49 30 39006-351

jeannette.behrendt@ipk.fraunhofer.de

Vortrag beim Innovationsforum Integrierte Systementwicklung

Futuristischer Schauplatz für Zukunftstechnologien – das Messegelände in der

Moskauer Innenstadt

DIE PRODUKTENTWICKLUNG KLAR STRUKTURIEREN

Zum Abschluss des Projektes ISYPROM lud das Projektkonsortium am 19. Mai 2011 zum »Inno-

vationsforum Integrierte Systementwicklung« in das Automobil Forum Unter den Linden.

Im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und

Forschung präsentierte sich der Fraunhofer-Innovationscluster

»Maintenance, Repair and Overhaul MRO« auf der russischen ME-

TALLOOBRABOTKA. Vom 28. Mai bis 1. Juni 2011 besuchten rund

30 000 Besucher die Fachausstellung »Maschinen und Werkzeuge

in der metallverarbeitenden Industrie« auf dem Messegelände

in der Moskauer Innenstadt. »Auf der internationalen Messe in

Moskau hatten wir Gelegenheit, den Innovationscluster MRO als

Partner für Kompetenzträger und Kompetenzsuchende internati-

onal noch stärker bekannt zu machen. Wir wollen zukünftig noch

mehr Unternehmen und Forschungseinrichtungen für gemeinsame

internationale Projekte gewinnen und die Zusammenarbeit im

Bereich der Wartung und Instandhaltung verstärken,« resümiert

Jeannette Behrendt vom Fraunhofer IPK.

MRO in Moskau

»Research in Germany – Green Production Technologies«

FUTUR 2/2011 33

Das Fraunhofer IPK entwickelt seit Mitte der 1990er Jahre Techno-

logien zur automatisierten virtuellen Rekonstruktion zerrissener und

geschredderter Dokumente. Die Arbeiten begannen, um zerrissene

Akten des DDR-Staatssicherheitsdienstes wieder lesbar zu machen.

Inzwischen erhält das Institut aus aller Welt Anfragen, die Aufarbei-

tung von Gewaltregimen zu unterstützen.

Am 15. Juni 2011 besuchte die Internationale Assoziation ehe-

maliger politischer Gefangener und Opfer des Kommunismus e.V.

(InterAsso) im Rahmen ihres Jahreskongresses das Fraunhofer IPK,

um sich über den Stand der Entwicklung zu informieren. InterAsso

führt die Landestätigkeit von Opferverbänden in 16 Mittel- und

Osteuropäischen Staaten zusammen. Das Gremium ist ein wich-

tiger Gesprächspartner in Sachen Aufarbeitung für die EU. »Der

Jahreskongress ist das höchste Organ der Organisation«, erklärt Dr.

Bertram Nickolay, der Initiator des ›Stasi-Schnipsel-Projekts‹. »Es

ist eine große Ehre, dass die Teilnehmer mit ihrem Besuch unsere

Arbeit würdigen.«

VIRTUELLE REKONSTRUKTION INTERNATIONAL

Die Internationale Assoziation ehemaliger politischer Gefangener und Opfer des

Kommunismus e.V. nutzte ihren Jahreskongress in Berlin, um sich über die virtuelle

Rekonstruktion der zerrissenen Stasi-Akten zu informieren.

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

Telefon +49 30 39006-201

bertram.nickolay@ipk.fraunhofer.de

Darüber hinaus könnte der Besuch dazu beitragen, die Rekonstruk-

tionstechnologie in anderen europäischen Ländern zu etablieren.

»Die Vertreter der Opferverbände sind in ihren jeweiligen Ländern

sehr aktiv in der Aufarbeitung der Gewaltregime. Vertreter aus

Albanien, Estland, Slowakei, Slowenien und Rumänien haben

Interesse geäußert, gemeinsam Projekte anzustoßen und uns mit

verantwortlichen Stellen ins Gespräch zu bringen über die Möglich-

keiten der Technologie für die Aufarbeitung«, berichtet Nickolay.

»Jetzt, da sich unser Pilotprojekt dem Abschluss nähert, ist ein

guter Zeitpunkt, um solche Kontakte zu aktivieren«, resümmiert er.

Projektleiter Jan Schneider erläutert den Teilnehmern der InterAsso-Delegation wie das »Stasi-Puzzle« funktioniert.

Ereignisse und Termine34

Was motiviert Schulabgänger – vor allem junge

Frauen – sich für ein Studium im Bereich Mathe-

matik, Informatik, Naturwissenschaft oder Tech-

nik (MINT) zu entscheiden? Die verblüffende

Antwort: Ihre Lieblingsfernsehserie kann einen solchen Studien-

wunsch wecken. Während Talentförderungsprogramme oder

Werbemaßnahmen der Hochschulen in der Regel nur Jugendliche

erreichen, die sich bereits für naturwissenschaftlich-technische

Fächer interessieren, lösen positive Rollenvorbilder etwa in foren-

sisch geprägten TV-Filmen und Serien einen regelrechten Run auf

die entsprechenden Studiengänge aus. Würde dieser Effekt aktiv

genutzt, könnten fiktionale Medien einen wichtigen Beitrag zur

Bewältigung des Fachkräftemangels in Deutschland leisten. Um-

gekehrt eröffnet der Dialog mit naturwissenschaftlich-technischen

Fachleuten Filmschaffenden eine große Bandbreite neuer Erzähl-

möglichkeiten, interessanter Charaktere und Handlungsorte.

Lohnend ist der Austausch zwischen Wissenschaft und Medien-

wirtschaft jedoch nicht nur auf inhaltlichem Gebiet. Content-An-

bieter und Plattformbetreiber sehen sich mit zahlreichen Her-

ausforderungen konfrontiert, für die Wissenschaft und Industrie

bereits Lösungen erarbeiten. Dazu gehören technologische und

juristische Möglichkeiten zum Schutz des geistigen Eigentums, der

Umgang mit Cyberkriminalität – etwa mit Angriffen auf Kunden-

Viel mehr als Entertainment

Die Sektion »Science meets Content« der Medienwoche@IFA bringt am 5. und 6. September 2011 Filmschaffende, Tech-

nologieanbieter und Wissenschaft zusammen. Das Ziel: Gemeinsam Lösungen für große Zukunftsfragen aller beteiligten

Disziplinen finden – von »Schutz des geistigen Eigentums« bis »Nachwuchsmangel in den MINT-Fächern«.

Ihre Ansprechpartnerin

Prof. Dr. Marion Esch

Telefon +49 30 314-22016

marion.esch@tu-berlin.de

daten –, die Möglichkeiten des Missbrauchs und der Manipulation

von Inhalten sowie der Schutz der Privatsphäre in digitalen Welten.

Was also liegt näher, als Wissenschaft und Medienwirtschaft ein

Forum zu bieten, in dem sie in intensiven Dialog treten können?

Genau das ist das Ziel der neuen Sektion »Science meets Content«

der Medienwoche@IFA. Das Medienboard Berlin-Brandenburg

prägt das Format in Kooperation mit der MINTiFF-Initiative der

TU Berlin und dem Fraunhofer IPK. Die Sektion thematisiert unter

anderem »Fiktion und Wirklichkeit in deutschen Fictionformaten«

und »Public Value fiktionaler Fernsehunterhaltung«. Im Abschnitt

»Sichere Identität – eine Gratwanderung zwischen Know-how

und Datenschutz« skizzieren Fraunhofer-Forscher, Wissenschaft-

ler des Hasso-Plattner-Instituts und Cyberware-Experten mediale

Zukunftsszenarien auf Grundlage der Weiterentwicklung der Infor-

mations- und Kommunikationstechnologien und diskutieren damit

verbundene ethische und gesellschaftspolitische Fragestellungen.

Weitere Informationen: www.medienwoche.de

Das Medienboard Berlin-Brandenburg und das Fraunhofer IPK laden zur Podiumsdiskussion über »Sichere Identität –

eine Gratwanderung zwischen Know-how und Datenschutz«.

FUTUR 2/2011 35

TermineMessen, Tagungen, Workshops

TIPP Technologietag Medizintechnik am 25. August 2011

Zur Wissenschaft gehört die Wissenschaftskommunikation. Unsere Ergebnisse aus Forschung und

Entwicklung präsentieren wir regelmäßig auf Messen, Tagungen und in Seminaren. Wo und wann

Sie mit uns ins Gespräch kommen können, verrät Ihnen unser Terminkalender.

»Forschungskooperationen ausbauen« – unter diesem Motto

bietet der erste Technologietag Medizintechnik am Fraunhofer IPK

Geschäftsführern und Entwicklungsleitern medizintechnischer Un-

ternehmen kompakt und in hochkarätig besetzten Fachvorträgen

Neues zu Trends und Entwicklungen aus den Bereichen

16. September 2011 Technologietag »Erfolgsfaktor Innovation«

29. – 30. September 2011 Seminar »Methoden der strategischen Vorausschau«

4. – 5. Oktober 2011 Seminar »Kennzahlen im Qualitätsmanagement«

6. – 7. Oktober 2011 Wissensbilanz-Intensivseminar für Moderatoren

20. – 21. Oktober 2011 Einsteigerkurs Geschäftsprozessmanagement

24. – 27. Oktober 2011 Produktionstechnisches Seminar

7. – 8. November 2011 Seminar »Kompetenzmanagement und interkulturelle Kommunikation«

18. November 2011 Workshop »PLUG-IN VR: Virtuelle Realität in Entwicklungsprozesse integrieren«

24. November 2011 VDI Arbeitskreis Biomedizinische Technik Berlin-Brandenburg

25. November 2011 Eröffnung Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik und 25 Jahre PTZ

28. November 2011 Seminar »Best Practice Manager«

2. Dezember 2011 Seminar »Requirements Engineering für ein besseres Innovationsmanagement«

Weitere Informationen zu den Veranstaltungen und Möglichkeiten zur Anmeldung finden Sie unter

www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung

– Biokompatible Materialien,

– Funktionelle Implantate und Prothesen,

– Mikrosystemtechnische Instrumente und Geräte,

– Interventionelle Bildgebung und integrierte OP-Systeme.

Der Technologietag dient der Vernetzung mittelständischer

Unternehmen der Medizintechnik. Führende Unternehmen und

Forschungseinrichtungen präsentieren ihr Angebot aus Forschung

und Entwicklung und stellen neue Lösungsansätze vor. Sie finden

die Möglichkeit zum kollegialen Dialog und Raum für bilaterale

Gespräche mit den Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft.

Informationen zum Programm und zur Anmeldung unter

www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung

Terminkalender

Kurzprofil

Produktionstechnisches

Zentrum (PTZ) Berlin

Ihre Ansprechpartner im PTZ Berlin

UnternehmensmanagementProf. Dr.-Ing. Kai MertinsTelefon +49 30 39006-233, -234kai.mertins@ipk.fraunhofer.de

Virtuelle Produktentstehung,Industrielle InformationstechnikProf. Dr.-Ing. Rainer StarkTelefon +49 30 39006-243rainer.stark@ipk.fraunhofer.de

Produktionssysteme, Werkzeugmaschinen undFertigungstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart UhlmannTelefon +49 30 39006-101eckart.uhlmann@ipk.fraunhofer.de

Füge- und Beschichtungstechnik (IPK)Prof. Dr.-Ing. Michael RethmeierTelefon +49 30 8104-1550michael.rethmeier@ipk.fraunhofer.de

Füge- und Beschichtungstechnik (IWF)Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark (komm.) Telefon +49 30 314-25415 rainer.stark@tu-berlin.de

Automatisierungstechnik,Industrielle AutomatisierungstechnikProf. Dr.-Ing. Jörg KrügerTelefon +49 30 39006-181joerg.krueger@ipk.fraunhofer.de

Montagetechnik und FabrikbetriebProf. Dr.-Ing. Günther SeligerTelefon +49 30 314-22014guenther.seliger@mf.tu-berlin.de

Qualitätsmanagement, QualitätswissenschaftProf. Dr.-Ing. Roland JochemTelefon +49 30 39006-118roland.jochem@ipk.fraunhofer.de

MedizintechnikProf. Dr.-Ing. Erwin KeeveTelefon +49 30 39006-120erwin.keeve@ipk.fraunhofer.de

Fraunhofer-Innovationscluster

Maintenance, Repair and Overhaul (MRO) in Energie und VerkehrDipl.-Ing. Markus RöhnerTelefon +49 30 39006-279markus.roehner@ipk.fraunhofer.de

Sichere IdentitätDipl.-Phys. Thorsten SyTelefon +49 30 39006-282thorsten.sy@ipk.fraunhofer.de

Fraunhofer-Allianzen

AdvanCer HochleistungskeramikTiago Borsoi Klein M.Sc. Telefon +49 30 39006-154tiago.borsoi.klein@ipk.fraunhofer.de

ReinigungstechnikDipl.-Ing. Martin BilzTelefon +49 30 39006-147martin.bilz@ipk.fraunhofer.de

VerkehrDipl.-Ing. Werner SchönewolfTelefon +49 30 39006-145werner.schoenewolf@ipk.fraunhofer.de

Arbeitskreise

Werkzeugbeschichtungenund SchneidstoffeDipl.-Ing. Matthias Graf von der SchulenburgTelefon +49 30 314-21791schulenburg@iwf.tu-berlin.de

KeramikbearbeitungDipl.-Ing. Vanja MihotovicTelefon +49 30 314-23473mihotovic@iwf.tu-berlin.de

TrockeneisstrahlenDipl.-Ing. Martin BilzTelefon +49 30 39006-147martin.bilz@ipk.fraunhofer.de

MikroproduktionstechnikDr.-Ing. Dirk OberschmidtTelefon +49 30 6392-5106dirk.oberschmidt@ipk.fraunhofer.de

Berliner Runde (Werkzeugmaschinen)Dipl.-Ing. Bernd DuchsteinTelefon +49 30 314-24456duchstein@iwf.tu-berlin.de

Kompetenzzentren

AnwendungszentrumMikroproduktionstechnik (AMP)Dr.-Ing. Dirk OberschmidtTelefon +49 30 6392-5106dirk.oberschmidt@ipk.fraunhofer.de

BenchmarkingDr.-Ing. Holger KohlTelefon +49 30 39006-168holger.kohl@ipk.fraunhofer.de

ElektromobilitätDipl.-Ing. Werner SchönewolfTelefon +49 30 39006-145werner.schoenewolf@ipk.fraunhofer.de

Mehr Können – Veranstaltungen 2011Claudia EngelTelefon +49 30 39006-238claudia.engel@ipk.fraunhofer.de

Methods-Time MeasurementDipl.-Ing. Aleksandra PostawaTelefon +49 30 314-26866postawa@mf.tu-berlin.de

Modellierung technologischer und logistischer Prozesse in Forschung und LehreDipl.-Ing. Sylianos Chiotellis M.Sc.Telefon +49 30 314-23547skernb@mf.tu-berlin.de

PDM/PLMDr.-Ing. Haygazun HaykaTelefon +49 30 39006-221haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de

Rapid PrototypingDipl.-Ing. (FH) Kamilla UrbanTelefon +49 30 39006-107kamilla.urban@ipk.fraunhofer.de

SimulationDipl.-Ing. Pavel GocevTelefon +49 30 39006-170pavel.gocev@ipk.fraunhofer.de

Self-Organising Production (SOPRO)Dipl.-Ing. Eckhard HohwielerTelefon +49 30 39006-121eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

Szenarien für die Produkt-entwicklung und FabrikplanungDipl.-Ing. Marco EisenbergTelefon +49 30 314-25549meisenberg@mf.tu-berlin.de

Virtual Reality Solution Center (VRSC)Dr.-Ing. Johann Habakuk IsraelTelefon +49 30 39006-109johann.habakuk.israel@ipk.fraunhofer.de

Wiederverwendung von BetriebsmittelnDipl.-Ing. Timo FleschutzTelefon +49 30 314-22404tfleschutz@mf.tu-berlin.de

WissensmanagementDr.-Ing. Dipl.-Psych. Ina KohlTelefon +49 30 39006-264ina.kohl@ipk.fraunhofer.de

Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP)Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de

Das Produktionstechnische Zentrum

PTZ Berlin umfasst das Institut für

Werkzeugmaschinen und Fabrikbe-

trieb IWF der Technischen Univer sität

Berlin und das Fraunhofer-Institut

für Produktionsanlagen und Kons-

truktionstechnik IPK. Im PTZ werden

Methoden und Technologien für das

Management, die Produktentwick-

lung, den Produktionsprozess und

die Gestaltung industrieller Fabrikbe-

triebe erarbeitet. Zudem erschließen

wir auf Grundlage unseres fundierten

Know-hows neue Anwendungen in

zukunftsträchtigen Gebieten wie der

Sicherheits-, Verkehrs- und Medizin-

technik.

Besonderes Ziel des PTZ ist es, neben

eigenen Beiträgen zur anwendungs-

orientierten Grundlagenforschung neue

Technologien in enger Zusammenarbeit

mit der Wirtschaft zu entwickeln. Das

PTZ überführt die im Rahmen von For-

schungsprojekten erzielten Basisinnova-

tionen gemeinsam mit Industriepartnern

in funktionsfähige Anwendungen.

Wir unterstützen unsere Partner von der

Produktidee über die Produktentwicklung

und die Fertigung bis hin zur Wiederver-

wertung mit von uns entwickelten oder

verbesserten Methoden und Verfahren.

Hierzu gehört auch die Konzipierung von

Produktionsmitteln, deren Integration in

komplexe Produktionsanlagen sowie die

Innovation aller planenden und steuern-

den Prozesse im Unternehmen.