Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuartiger Bohrer gewinnt »International Bionic Award 2014«

28.10.2014

Von den Holzwespen abgeschaut: Ein neuartiger Bohrer soll Chirurgen dabei helfen, Hüftprothesen einzusetzen. Beim International Bionic Award 2014 hat er den 2. Preis bekommen.

Jedes Jahr bekommen in Deutschland rund 200 000 Patienten ein künstliches Hüftgelenk. Bei der aufwendigen Operation bohrt der Orthopäde ein großes Loch mit rechteckigem Querschnitt in den Oberschenkelknochen.


Bohren wie die Holzwespen – von den Holzwespen abgeschaut: Ein neuartiger Bohrer soll Chirurgen dabei helfen, Hüftprothesen einzusetzen.

Quelle: Fraunhofer IPA

Er muss sehr präzise vorgehen, damit das Implantat fest anliegt und keine Hohlräume entstehen. Denn eine Hinterfütterung mit Zement würde die Haltbarkeit des Kunstgelenks verkürzen. Dennoch arbeiten die Chirurgen weitgehend von Hand mit verschiedenen Raspeln.

Ein Team um den Biotechniker Oliver Schwarz vom Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat nun ein pneumatisch betriebenes Gerät entwickelt, das die Arbeit erheblich erleichtern und die Präzision erhöhen könnte.

Weil der Bohrer die Natur als Vorbild nimmt, hat ihn der Wissenschaftler für den »International Bionic Award« eingereicht, wo er mit dem 2. Preis ausgezeichnet wurde. Dieser Bionik-Preis, 2008 vom VDI und der Schauenburg-Stiftung ins Leben gerufen, wird alle zwei Jahre ausgelobt und ist mit 10 000 Euro dotiert. Die diesjährige Verleihung fand am 24. Oktober in Bremen statt.

Der neuartige Bohrer kann Löcher mit eckigem Querschnitt bohren, denn er arbeitet nach einem ungewöhnlichen Prinzip. Schwarz hat sich dabei von den Hautflüglern inspirieren lassen und zusammen mit seinem Team das Prinzip in die Technik übertragen.

Viele Arten von Holz- und Schlupfwespen bohren bis zu 6 Zentimeter tiefe Löcher ins Holz, um ihre Eier abzulegen. Da ihnen Rotationen nicht möglich sind, raspeln sie die Hohlräume überaus trickreich aus dem Stamm. Ihr Legestachel besteht aus drei separaten Raspeln, die sich unabhängig voneinander bewegen können. Eine Art Leitschiene sorgt dafür, dass die Teile beieinander bleiben.

Beim Bohren bewegt sich das Raspel-Trio in einem ausgeklügelten Wechselspiel vor und zurück und frisst sich dabei ganz von selbst ins Holz. Techniker sprechen vom Pendelhubprinzip. Während sich der eine Teil bewegt, verhakt sich der andere im Loch und sorgt so für den nötigen Halt. Auf diese Art muss das Tier seinen filigranen Stachel nicht andrücken, wie es etwa bei einer Bohrmaschine nötig ist.

Sogar im Weltall oder unter Wasser nutzbar

Diese Bohrtechnik bietet gegenüber der herkömmlichen Methode erhebliche Vorteile, nicht nur für Chirurgen. Vor allem ist sie nicht auf runde Löcher beschränkt. Da nichts rotiert, lassen sich auch Löcher mit drei- oder mehreckigem Querschnitt erzeugen. Darin würde ein Dübel viel besser halten, weil er nicht durchdrehen kann. Zudem muss man einen Pendelhub-Bohrer kaum andrücken. Man könnte ihn selbst im Weltall oder unter Wasser nutzen, wo es schwierig ist, eine große Gegenkraft aufzubringen.

Für poröse Materialien wie Knochen ist er besonders gut geeignet, das haben erste Tests gezeigt. Der Knochenbohrer für die Hüft-OPs soll etwa 1,5 Kilogramm wiegen und gut in der Hand liegen. Die Konstrukteure haben sich eigens mit Ärzten abgestimmt, um ein optimales Design zu finden.

Der mehrteilige Raspelkopf lässt sich mit einem einfachen Handgriff auswechseln und durch einen anderen ersetzen. Um den Apparat sterilisieren zu können, lässt er sich problemlos zerlegen. Sobald sich ein interessiertes Unternehmen findet, will das Stuttgarter Team einen Prototyp bauen. Für nicht-medizinische Bohranwendungen wird er bereits für ein namhaftes Unternehmen weiter entwickelt. (Klaus Jacob)

Fachlicher Ansprechpartner
Dr. rer. nat. Oliver Schwarz | Telefon +49 711 970-3754 | oliver.schwarz@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Informationen:

http://www.ipa.fraunhofer.de

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Klimafreundliche Energie aus Abwärme
20.12.2019 | Technische Universität München

nachricht Der DPG-Technologietransferpreis 2020 geht an Orcan Energy für die Nutzung von Abwärme für die CO2-freie Stromerzeugung
16.12.2019 | Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Loopings der Bakterien: Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Göttingen analysiert Fortbewegung

Das magnetotaktische Bakterium Magnetococcus marinus schwimmt mit Hilfe von zwei Bündeln von Geißeln. Außerdem besitzen die Bakterienzellen eine Art intrazelluläre Kompassnadel und können daher mit einem Magnetfeld gesteuert werden. Sie werden deshalb als biologisches Modell für Mikroroboter benutzt. Ein internationales Team der Universität Göttingen, des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam und der CEA Cadarache (Frankreich) hat nun aufgeklärt, wie sich diese Bakterien bewegen und deren Schwimmgeschwindigkeit bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift eLife erschienen.

Die Forscherinnen und Forscher nutzten eine Kombination von neuen experimentellen Methoden und Computersimulationen: Sie verfolgten die Bewegung der...

Im Focus: Ultraschnelles Schalten eines optischen Bits: Gewinn für die Informationsverarbeitung

Wissenschaftler der Universität Paderborn und der TU Dortmund veröffentlichen Ergebnisse in Nature Communications

Computer speichern Informationen in Form eines Binärcodes, einer Reihe aus Einsen und Nullen – sogenannten Bits. In der Praxis werden dafür komplexe...

Im Focus: Fraunhofer IOSB-AST und DRK Wasserrettungsdienst entwickeln den weltweit ersten Wasserrettungsroboter

Künstliche Intelligenz und autonome Mobilität sollen dem Strukturwandel in Thüringen und Sachsen-Anhalt neue Impulse verleihen. Mit diesem Ziel fördert das Bundeswirtschaftsministerium ab sofort ein innovatives Projekt in Halle (Saale) und Ilmenau.

Der Wasserrettungsdienst Halle (Saale) und das Fraunhofer Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik...

Im Focus: A step towards controlling spin-dependent petahertz electronics by material defects

The operational speed of semiconductors in various electronic and optoelectronic devices is limited to several gigahertz (a billion oscillations per second). This constrains the upper limit of the operational speed of computing. Now researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, Germany, and the Indian Institute of Technology in Bombay have explained how these processes can be sped up through the use of light waves and defected solid materials.

Light waves perform several hundred trillion oscillations per second. Hence, it is natural to envision employing light oscillations to drive the electronic...

Im Focus: Haben ein Auge für Farben: druckbare Lichtsensoren

Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmelder verbindet eines: Sie arbeiten mit Lichtsensoren, die schon jetzt bei vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken sind. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Telekommunikation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Datenübertragung mittels Licht ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg ist hier ein entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: druckbare Lichtsensoren, die Farben sehen können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908258).

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommunikation mithilfe von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leopoldina-Symposium: „Mission – Innovation“ 2020

21.02.2020 | Veranstaltungen

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schiffsexpedition bringt Licht ins Innere der Erde

24.02.2020 | Geowissenschaften

Elektronenbeugung zeigt winzige Kristalle in neuem Licht

24.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Antikörper als Therapiealternative bei Tumoren am Hör- und Gleichgewichtsnerv?

24.02.2020 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics