Stents4Tomorrow

Entwicklung eines hochflexiblen, lernenden Produktionsverfahrens zur wirtschaftlichen Herstellung patientenindividueller geflochtener, kardiovaskulärer Implantate (Stents) in höchster Qualität mittels neuartiger, intelligenter, autonomer Produktionsmittel

Problemstellung

Seit Jahren stehen bei den Todesursachen Herz-Kreislauf-Erkrankungen weltweit an erster Stelle. In Deutschland entfallen bspw. 13,7 Prozent der Krankheitskosten, entspricht ca. 338,2 Milliarden Euro, auf diese Gruppe von Erkrankungen, womit diese den größten Posten darstellen (2015/DESTATIS, 29.9.2017). Bei der Ursachenbehandlung dieser Krankheiten werden u. a. kardiovaskuläre Implantate, welche auch als Stents bezeichnet werden, eingesetzt (s. Abbildung 1). Die Herstellung dieser Stents erfolgt prinzipiell entweder mittels Verfahren des Laserschneidens oder Flechten. Die Produktion via Flechten hat, im Vergleich zum Laserschneiden, den Vorteil geringerer Wandstärken, kleinerer Baugrößen und weniger Nachbearbeitungsschritten. Demgegenüber stehen im Vergleich jedoch eine geringere Flexibilität bez. der zu realisierenden Struktur sowie eine geringere Produktionsgeschwindigkeit.

                                                                                                                 Abbildung 1: Geflochtener Stent

Zielsetzung

Ziel des Forschungsprojektes Stents4Tomorrow ist die Entwicklung einer neuartigen Tunnelflechtmaschine zur ressourceneffizienten, flexiblen und schnellen Produktion von Stents. Hierbei soll, im Vergleich zu aktuellen Flechtmaschinen, ein geändertes physikalisches Wirkprinzip zur Steuerung der Flechtbahnen sowie neuartige Produktionsmittel zum Einsatz kommen. Insgesamt soll somit das Flechten patientenindividueller Stents unter hohen Qualitätsstandards wirtschaftlich ermöglicht werden.
Praktisch muss für die Montage der Tunnelflechtanlage neue Klöppel sowie eine magnetische Weiche entwickelt werden, die das geänderte Wirkprinzip realisieren sollen. Außerdem wird Software zur Steuerung der Maschine und des Flechtprozesses sowie ein Energiemanagement benötigt. Abgesehen davon sollen Fehler im Flechtprozess identifiziert und behoben werden, was mithilfe des zu entwickelnden Lernmoduls erfolgt (s. Abbildung 2).

                        Abbildung 2: Konzeptionelle Darstellung der zu erforschenden sowie entwickelnden Bestandteile

Beitrag des KITs

Das KIT ist maßgeblich an der Entwicklung des Lernmoduls beteiligt. Das Lernmodul ist für die Flechtfehlerdetektion sowie -behebung während des Produktionsprozesses zuständig. Die Fehlerdetektion erfolgt kamerabasiert unter Einsatz Künstlicher Intelligenz. Anschließend soll aus dem ermittelten Fehler sowie dessen Lokalisation Korrekturanweisungen zur Behebung sowie ggf. zur Prävention des Fehlers gefolgert werden.