Fachartikel 02.

Simulation der Belastung von Hüftendoprothesen

Endoprothesen sind Implantate, welche dauerhaft im Körper verbleiben. Zu den bekanntesten zählen die künstlichen Hüftgelenke. Allein in Deutschland werden jährlich 150 000 neue Hüftgelenke implantiert.
Derartige Implantate unterliegen strengen Qualitätsnormen. Neue Modelle durchlaufen entsprechend strenge Belastungstestreihen, bei denen jede Variante einer Baureihe entsprechend ISO 7206-8 eingebettet und mit 2300 N belastet wird.

Im konkreten Fall der Entwicklung einer neuen Baureihe aus Ti6AI7Nb durch die Firma Stemcup Medical Products AG, Zürich, haben wir die einzelnen Modelle der Baureihe auf Verformung, Haupt- und Vergleichsspannungen hin untersucht. Auf diese Weise konnten die am meisten belasteten Modellvarianten ermittelt werden, sodass der Aufwand für die experimentellen Untersuchungen signifikant reduziert werden konnte.

Die Simulation hat dadurch nicht nur in erheblichem Umfang Entwicklungskosten gespart, sondern ist zugleich Grundlage für weitergehende rechnergestützte Optimierungsverfahren, wie z.B. der Topologieoptimierung mit Bionik Elementen nach der CAO Methode.