Schneller wieder gehen können mit dem Exoskelett HANK von Gogoa

Das Gogoa Exoskelett HANK wurde dafür entwickelt, um Menschen in der Rehabilitation unterer Gliedmaßen zu unterstützen. Dafür werden zahlreiche Teile additiv hergestellt.

Gogoa Mobility Robots ist ein Biotechnologieunternehmen mit Sitz im spanischen Baskenland. Das Unternehmen hat sich auf die Entwicklung fortschrittlicher robotischer Exoskelette spezialisiert, um die Lebensqualität von Menschen zu verbessern. Im Jahr 2016 begann das Unternehmen damit, ein Exoskelett namens HANK für die Rehabilitation unterer Gliedmaßen zu entwickeln. Von Anfang an wurde bei dem Projekt auf Rapid Prototyping gesetzt.

Für seine Prototypen testete Gogoa zunächst verschiedene 3D-Druck-Dienstleister, war mit den Ergebnissen jedoch nicht ganz zufrieden. „Sie erreichten nicht das von uns gewünschte Maß an Flexibilität und Qualität der Endbearbeitung“, so Carlos Fernández, CEO und Gründungspartner von Gogoa. Als das Team an einem zweiwöchigen Programm für Start-ups teilnahm, das von HP organisiert wurde, empfahl HP im Anschluss Materialise als Dienstleister. Nach ersten Testaufträgen stand für das Management und das Fachpersonal von Gogoa fest, dass sie bei Materialise das richtige Fertigungswissen und die richtige Verarbeitungsqualität gefunden hatten. 2018 begann schließlich die kontinuierliche Zusammenarbeit.

Die Teile aus PA12, die im MJF-Verfahren hergestellt werden, ergänzen die Strukturelemente aus Metall.

Rapid Prototyping mit MJF und PA12

Mittels Rapid Prototyping entwickelte das Gogoa-Team innerhalb weniger Wochen individualisierte 3D-gedruckte Kunststoffteile, die sich in die Metallkomponenten des Exoskeletts integrieren ließen. Für die Entwicklung kam das Multi Jet Fusion-Verfahren (MJF) und das Material Polyamid 12 (PA12) zum Einsatz. "Wir verwendeten PA12 und die MJF-Technologie. Das Material ist flexibel, und dank des Rapid Prototyping ist der 3D-Druck ein schneller, effizienter und wirtschaftlicher Weg, um unser Design zu überarbeiten – insbesondere im Vergleich zum Spritzguss", erklärt Carlos Fernández.

Gogoa war schnell klar, dass sie auch die individualisierten Endbauteile des Exoskeletts additiv in Kleinserie fertigen lassen wollten. Bei der Auswahl der Materialien, Technologien und Endbearbeitungsoptionen half dem Team die E-Commerce-Website von Materialise. Dort sind eine Reihe von Materialien, Lösungen und Oberflächen katalogisiert, so dass vor einer Online-Beauftragung die richtige Option für ein spezielles Design recherchierbar ist. Das Team von Gogoa brauchte nur eine CAD-Datei hochladen und erhielt sofort alle relevanten Informationen zu den möglichen Materialien und Technologien sowie ein Angebot für die gewählte Lösungsvariante. „Dies führte zu einem reibungsloseren Fertigungsprozess mit AM insgesamt. Alle Zweifel und Fragen, die wir hatten, wurden vom Support-Team des Herstellers schnell beantwortet“, so Galder Arego, Business and Brand Strategist bei Gogoa.

Rund 15 kundenspezifische 3D-Druck-Teile werden von Materialise für das Exoskelett in Kleinserie gefertigt.

15 individualisierte Endbauteile in Kleinserie

Heute fertigt Materialise für das Exoskelett HANK rund 15 kundenspezifische 3D-Druck-Teile in Kleinserie. Es handelt sich hierbei um Komponenten für den Rucksack, Halterungen für die Stützen – um den Fuß, den Knöchel und den Oberschenkel – sowie Verbindungsstücke. Die Additive Fertigung ist für solche individualisierten Kleinserien-Artikel bekanntermaßen ideal geeignet. „Hätten wir dasselbe Verfahren mit Spritzguss versucht, hätte es einfach nicht funktioniert“, erklärt Galder Arego. Auch bei anderen Exoskeletten, die Gogoa seit einigen Jahren zur Unterstützung menschlicher Tätigkeiten in der Industrie sowie bei Freizeitaktivitäten wie Skifahren anbietet, ist Materialise heute involviert und liefert Prototypen und Endbauteile. Zu den für Endbauteile verwendeten Materialien und Verfahren zählen modellübergreifend Selektives Lasersintern (SLS) mit PA12 und glasgefülltem Polyamid (PA-GF) sowie Fused Deposition Modeling (FDM) mit Polycarbonat. Zudem wird auf TPU und Polypropylen gesetzt sowie auf Vakuumguss, eine Technologie, die Materialise als Komplettlösung anbietet. Ebenso liefert der 3D-Druck-Dienstleister mit Hauptsitz in Belgien kleine fertige Baugruppen und Einsätze, die Gogoa helfen, Zeit zu sparen.

Mit dem Dienstleister zur CE-Zertifizierung

Außer der großen Auswahl an Materialien und Technologien und dem umfassenden Serviceangebot überzeugte Gogoa von Anfang auch die Qualität der Zusammenarbeit mit Materialise. Galder Arego: „Wir sind wirklich beeindruckt von der Kundenbetreuung und dem technischen Support: Die Designexperten gaben uns einige Tipps zur Optimierung unserer Designs und halfen uns bei den Unterlagen für die ISO13485-Zertifizierung. Da wir das erste europäische Exoskelett-Unternehmen sind, das CE-zertifiziert ist, ist es ein echter Vorteil, einen lokalen Lieferanten zu haben, der mit den Vorschriften für die Herstellung solcher speziellen medizinischen Geräte vertraut ist.“

Tatsächlich hat sich die Sichtweise von Gogoa auf den 3D-Druck zusammen mit der Partnerschaft weiterentwickelt. Für die neue, verfeinerte Version von HANK experimentierte das Unternehmen mit noch mehr AM-Materialien. „HANK+ verwendet das gleiche Grundgerüst und die gleichen 3D-gedruckten Teile wie HANK“, erläutert Carlos Fernández. „Dennoch ist es uns gelungen, das Design zu straffen und es sogar ästhetisch ansprechender zu gestalten.“

Alles in allem ist HANK ein Exoskelett, das sich perfekt an den Patienten anpasst und genau die richtigen Kräfte und Gangmuster auf den Benutzer überträgt. „Andere Exoskelette sind bei der Übertragung dieser Informationen nicht so genau“, fasst Carlos Fernández abschließend zusammen. „Mit dem 3D-Druck haben wir ein Produkt geschaffen, das die Genesungszeit der Patienten und die positiven Ergebnisse erheblich beeinflusst. HANK ist das leichteste und fortschrittlichste Exoskelett für die unteren Gliedmaßen auf dem Markt und das einzige der Welt mit sechs motorisierten Gelenken und einem adaptiven Gangbild. Das ist der beste Weg, Patienten zu rehabilitieren. “