Forschung & Entwicklung

Meilensteine

Meilensteine der Produktentwicklung

Zahlreiche Produktinnovationen sind Meilensteine der Erfolgsgeschichte und damit bis heute wichtiger Wachstumsmotor für das Medizintechnikunternehmen Ottobock. Die gesamte Unternehmensgeschichte ist geprägt von Entwicklungsleistungen, die die Orthopädietechnik revolutioniert, erneuert und vorangetrieben haben. Den Startpunkt setzt Otto Bock bereits 1919 mit Gründung des Unternehmens und der ersten Serienproduktion von Prothesenpassteilen, um die große Anzahl von Versehrten aus dem Ersten Weltkrieg versorgen zu können. In den 50er Jahren verwendet Ottobock als erstes Unternehmen Polyurethan-Kunststoffe, um den in dieser Zeit knappen Rohstoff Holz zu ersetzen. „Damals wurde sprichwörtlich aus der Not eine Tugend gemacht“, erklärt Dr. Hans Dietl, Chief Technology Officer (CTO) und damit verantwortlich für den Bereich Forschung & Entwicklung bei Ottobock. „Verschiedene Kunststoffe oder heute die Verwendung von Carbon bieten die Möglichkeit, immer bessere und leistungsfähigere Produkte zu entwickeln.“ Die 60er und 70er Jahre wiederum sind von zwei entscheidenden Ottobock Innovationen geprägt: die Myoelektrik für Armprothesen und das Modularsystem für Beinprothesen. Bei der Myoelektrik werden schwache elektrische Spannungen genutzt, die bei jeder Kontraktion im Muskel entstehen. Diese werden mithilfe von Elektroden auf der Haut gemessen, von der Elektronik verstärkt und als Steuersignale für künstliche Gelenke verwendet. Modular-Beinprothesen, bei denen Prothesenfuß, Kniegelenk und Schaft durch Spezial-Adapter miteinander verbunden sind, bilden bis heute den Standard in der Versorgung von Amputierten. Das justierbare Verbindungselement, eine Erfindung der Firma Ottobock aus dem Jahr 1969, ermöglicht statische Korrekturen und den Austausch von Bauteilen. Das Schlüsselpatent ist ein echter Meilenstein, der die Beinprothesenversorgung weltweit verändert hat. 1997 bringt Ottobock mit dem C-Leg schließlich das weltweit erste komplett mirkoprozessorgesteuerte Beinprothesensystem auf den Markt. Mit Produkten wie Genium, Michelangelo oder C-Brace gelingt es Ottobock bis heute, neue Standards in der Versorgung von Menschen mit Handicap zu setzen.

Erfindungsgeist, der Mut, neue Wege zu gehen und die Fähigkeit, Zeit und Geld in auch langfristige Forschungs- und Entwicklungsprojekte zu investieren, sind bis heute Garanten für den Erfolg und die Vorreiterrolle des Unternehmens auf diesem Gebiet.

„Bei all den Entwicklungsleistungen bemisst sich die Qualität eines Produktes aber immer daran, welcher Zugewinn an Lebensqualität, Bewegungsfreiheit oder Unabhängigkeit für den Nutzer erzielt wird“, betont Dr. Hans Dietl. Auch sind es – neben den großen Sprüngen in der Entwicklung – viele Detaillösungen, die die Funktionalität und Qualität vieler Produkte nachhaltig verbessern.

Bionic

Orthobionik und Bionicmobility

Die Bionik ist eine wissenschaftliche Methode: Die genaue Analyse der Natur erfolgt mit dem Ziel, daraus technische Lösungen abzuleiten. Dabei geht es in der Regel nicht um die 1:1-Nachbildung biologischer Strukturen. Vielmehr werden Prinzipien so auf die Technik übertragen, dass möglichst dieselbe Funktionalität erzielt wird. In der Medizintechnik wird auf diese Weise erreicht, dass die Produkte dem natürlichen Vorbild immer näher kommen.

Ottobock unterscheidet hier die Orthobionic (Prothetik und Orthetik) von der Bionicmobility, die das Produktsegment Mobility Solutions enthält. Zu den Mobility Solutions gehören manuell oder elektrisch getriebene Rollstühle und Reha-Produkte für Kinder.

In der Business Unit MedicalCare liegt der Fokus auf der Individualfertigung von Produkten in der Service-Fertigung sowie dem Bereich „Planen und Einrichten“ mit der Ausstattung von Werkstätten und dem Vertrieb von Maschinen und Materialien.

Investition

Investition in Forschung & Entwicklung

Der Bereich der Forschung und Entwicklung ist ein Zukunftsmotor für die Ottobock Unternehmensgruppe. „Seit vielen Jahren steigen unsere Investitionen in F & E sukzessive an“, so Dr. Hans Dietl. „In 2012 waren es bereits über 40 Millionen Euro. Mit einem Anteil von rund sieben Prozent vom Umsatz liegen die Investitionen in der medizintechnischen Industrie damit deutlich über dem Durchschnitt.“ Die mehr als 450 Mitarbeiter der Abteilung Forschung & Entwicklung sind weltweit in den Bereichen Prothetik, Orthetik, Mobility Solutions und Patient Care tätig. Ottobock forscht weltweit in zehn eigenen Entwicklungszentren. Die wichtigsten Standorte für die Neu- und Weiterentwicklung von Produkten liegen im niedersächsischen Duderstadt und in Wien. Ottobock betreibt dort anwendungsorientierte Forschung, die kurz- oder mittelfristig auf dem Markt zu Erfolg führt.

Kooperation mit Forschungs- und Entwicklungszentren

Für langfristig angelegte Grundlagenforschung arbeitet Ottobock weltweit mit über 50 externen Kooperationspartnern zusammen. Dazu gehören sowohl Universitäten, Fachhochschulen und Forschungsinstitute, wie Fraunhofer- oder Max-Planck-Institute, als auch Ingenieurbüros, Designer und Industriepartner. Einzige Ausnahme zu diesem strategischen Netzwerk aus Kooperationspartnern bildet die biomechanische Forschung. Diesen Bereich der Grundlagenforschung deckt Ottobock an den Stützpunkten Göttingen, Wien, Berlin und Chicago in Eigenregie ab.

Entwicklungsprojekte

Strategische Entwicklungsprojekte für die Zukunft

Ottobock legt sein Hauptaugenmerk in der Forschung und Entwicklung künftig auf drei Bereiche:

Die wesentliche Herausforderung liegt darin, mechatronische Lösungen für weitere Komponenten zur autoadaptiven Steuerung verfügbar zu machen. Die damit in das Produkt integrierte „elektronische Intelligenz“ entlastet den Anwender, so dass sich die Systeme automatisch an verschiedene Bedingungen und Situationen im Alltag anpassen.

Der zweite Schwerpunkt umfasst die Weiterentwicklung von Materialien. Nachdem der Leichtbau bereits in vielen Elementen Einzug gehalten hat, werden Materialkombinationen erforscht, die ausreichend fest und leicht sind und dabei zugleich Energie effektiver speichern. Erfolgreiches Beispiel in diesem Segment sind die auf Carbonfaser basierenden Füße.

Eine weitere Herausforderung liegt im Forschungsbereich der Osseointegration, also der Befestigung von Prothesensystemen über Implantate im Röhrenknochen. Beispielsweise soll hier die Infektionsgefahr an der Hautdurchtrittsstelle durch neue Beschichtungen und Materialien minimiert werden.

Ausblick obere Extremitäten

Mit der Targeted Muscle Reinnervation (TMR) ist eine chirurgische Technik verfügbar, die die intuitive und simultane Steuerung von Myoprothesen mit mehr als zwei Signalen ermöglicht. Aber auch bei der TMR dienen die Muskeln als biologische Verstärker der Nervenimpulse, die mit Oberflächenelektroden abgeleitet werden. Daher wird an Alternativen geforscht, die Nutzung von artefaktanfälligen Oberflächenableitungen in der Signalkette zu umgehen. Ziel ist es, künftig implantierbare Elektroden direkt mit den Muskel- oder Nervenfasern zu verbinden. So kann die Leistung einer Armprothese verbessert und die Möglichkeiten erweitert werden.

Ausblick untere Extremitäten

Mit dem Genium hat Ottobock eine komplett neue Generation an Beinprothesensystemen auf den Markt gebracht. Es bildet das natürliche, physiologische Gehen fast identisch nach und unterstützt den natürlichen Bewegungsablauf dank neuester Computer-, Sensor- und Regeltechnik bis ins Detail. Das Genium kann zudem kabellos per Induktion geladen werden. „Genau hier ergibt sich ein neues Forschungsfeld für uns“, erklärt Dr. Hans Dietl. „Neben der ständigen Weiterentwicklung im Bereich der Sensorik und der Prozessoren soll es künftig möglich sein, Prothesen autark, also ohne externe Energiequellen zu betreiben.“ Möglich gemacht werden soll dies durch energieerzeugende Elemente.

Qualität

Qualität und Prüfwesen

Bevor ein neues oder ein verändertes Produkt auf den Markt kommt, werden Material und Funktion bis ins kleinste Detail geprüft. Ottobock stellt von den Rohmaterialien bis hin zum Endprodukt eine permanente Qualitätskontrolle sicher, die lückenlos dokumentiert wird. Weltweit betreibt Ottobock an seinen Forschungs- und Entwicklungsstandorten eigene Prüflabore, das modernste und größte befindet sich am Standort Duderstadt. Was ein Bauteil einer Prothese vor der Markteinführung an Prüfungen bestehen muss, bestimmen weltweit gültige ISO- und andere Normen. Darüber hinaus hat Ottobock in seinen Prüflaboren zusätzliche Standards entwickelt. So werden Bauteile in Prüfungen mindestens zwei Millionen Belastungszyklen unterzogen. Wird etwa ein Prothesenfuß in diesen Prüfungen mit einer Frequenz von 1 Hertz belastet, dauert der Vorgang 23 Tage und Nächte ohne Unterbrechung. Rechnet man dies in Schritte um, entspricht dies der Strecke von Lissabon nach Warschau. Im Mittelpunkt dieser Tests steht immer die Zuverlässigkeit des Produkts – und damit die Sicherheit des Anwenders. Deshalb werden neben Prototypen immer wieder auch Serienprodukte anhand von Stichproben kontrolliert.

Design

Design

Medizinische Studien verdichten seit Jahren ähnliche Ergebnisse: Die emotionale Akzeptanz eines Hilfsmittels fördert den Heilungsprozess nachhaltig. Design kann einen wertvollen Beitrag dazu leisten. Für Ottobock ist es selbstverständlich, dass medizinische Hilfsmittel ebenso hohen Ansprüchen an das Design entsprechen wie andere Industrieprodukte auch. Bereits in der sehr frühen Produktentwicklungsphase werden Designexperten einbezogen, die den weiteren Produktentstehungsprozess kontinuierlich begleiten.

Um hierzu eine Rückmeldung zu erhalten, stellt sich das Unternehmen immer wieder renommierten branchenübergreifenden Design-Wettbewerben – mit Erfolg. Alleine in den Jahren seit 2010 gewannen Ottobock Produkte unter anderem zwölf „iF awards“, zwei davon in gold, sieben „red dot awards“ und drei „German Design Awards”.