Evaluierung automatisierter Verfahren zur Herstellung drahtbasiert geflochtener Stentimplantate

Merkord, Felix Gustav Vinzenz; Gries, Thomas; Jockenhövel, Stefan

doi:HT021836300

Evaluierung automatisierter Verfahren zur Herstellung drahtbasiert geflochtener Stentimplantate = Evaluation of automated production for the manufacture of braided wire-based stent implants

Merkord, Felix Gustav Vinzenz^RWTH*

2023

VerantwortlichkeitsangabeFelix Merkord

ImpressumDüren : Shaker Verlag 2023

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-8440-9007-9

ReiheTextiltechnik/Textile technology

Dissertation, RWTH Aachen University, 2023

Druckausgabe: 2023. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Gries, Thomas (Thesis advisor)^RWTH* ; Jockenhövel, Stefan (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2023-02-03

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2023-03196
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/954427/files/954427.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Textilmaschinenbau und Institut für Textiltechnik (419110)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
automation (frei) ; braiding (frei) ; medical (frei) ; stent (frei) ; wire (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Stentimplantate gelten nach aktuellem Stand der Technik als Goldstandard zur Behandlung von Gefäß- oder Organverschlüssen. Je nach Anwendungsgebiet kommen Stents unterschiedlicher Größe und Machart zum Einsatz. Die Relevanz drahtbasierter Stentimplantate im klinischen Alltag ist dabei hoch und steigend. Der zunehmenden Nachfrage steht nach aktuellem Stand der Technik eine Fertigung mit überwiegend manuellen Arbeitsschritten gegenüber. Grund hierfür ist die hohe Komplexität des Prozesses zur Strukturbildung. Die manuelle Umsetzung führt zu hohen Herstellkosten aufgrund langer Einarbeitungs und Herstellzeiten, Ausschuss sowie aufwendiger Qualitätssicherung. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Evaluierung neuer Ansätze zur automatisierten Fertigung drahtbasierter Stentimplantate. Die Evaluierung erfolgt anhand der Bewertung der technischen Eignung der Produkte sowie des wirtschaftlichen Potenzials der Fertigungsansätze. Zur Anforderungsermittlung und als untscheidungs-/Bewertungsgrundlage werden zunächst relevante Markt-, Produkt- und Prozessdaten erhoben und ausgewertet. Anschließend werden Lösungsansätze zur Umsetzung des automatisierten Flechtprozesses erarbeitet. Es werden zwei Lösungsansätze ausgewählt und in Anlehnung an die Richtlinie VDI 2221 und die Konstruktionslehre nach Pahl/Beitz in technische Konzepte überführt und umgesetzt. Hierzu erfolgen die textilmaschinenbauliche Entwicklung, die Prozessentwicklung sowie die steuerungstechnische Implementierung. Zur Bewertung der technischen Eignung werden Stentimplantate gefertigt und kritische mechanische Eigenschaften mit handelsüblichen Implantaten verglichen. Die wirtschaftliche Bewertung erfolgt auf Grundlage einer Kostenvergleichsrechnung am Beispiel industrieller Fertigungssysteme. Es kann gezeigt werden, dass anhand automatisierter Verfahren zu handelsüblichen Produkten technisch vergleichbare Stentimplantate gefertigt werden können. Darüber hinaus wird aus wirtschaftlicher Sicht ein Kostensenkungspotenzial von bis zu 84 % der Herstellkosten aufgezeigt.

According to the current state of the art, stent implants are considered the gold standard for treatment of vascular or organ occlusions. Depending on the area of application, stents of different sizes and designs are used. The relevance of wire-based stent implants in clinical practice is high and increasing. According to the current state of the art, the increasing demand is contrasted by a production process involving predominantly manual steps. The reason for this is the high complexity of the structure formation process. The manual implementationleads to high manufacturing costs due to long training and manufacturing times, rejects and costly quality assurance. The aim of this work is the development and validation of new approaches for the automated manufacturing of wire-based stent implants. The validation is based on the evaluation of the technical suitability of the products as well as the economic potential of the manufacturing approaches. To determine the requirements and as a basis for decision-making and evaluation, relevant market, product and process data are collected and evaluated. Subsequently, solution approaches for the implementation of the automated braiding process are developed. Two solution approaches are selected and, based on the guideline VDI 2221 and the design theory according to Pahl/Beitz, are transferred into technical concepts and implemented. For this purpose, the textile machine engineering development, the process development as well as the control engineering implementation are carried out. To evaluate the technical suitability, stent implants are manufactured and critical mechanical properties are compared with commercially available implants. The economic evaluation is based on a cost comparison of the industrial manufacturing systems. It can be shown that stent implants comparable to commercially available products can be manufactured using automated processes. Furthermore, from an economic point of view, a cost reduction potential of up to 84 % of the manufacturing costs is shown.

OpenAccess:
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