Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbaren Datenträger und eine Vorrichtung zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils.

Verfahren zur geometrischen Definition eines Bauteils sind grundsätzlich bekannt. Bauteile für Organismuseinheiten weisen in der Regel eine Geometrie auf, die für jeden Organismus, mit dem das Bauteil Zusammenwirken soll, individuell zu definieren ist. Hierfür wird in der Regel die Geometrie der Organismuseinheit, beispielsweise ein Hüftgelenk oder ein Fingerknochen, nachgebildet. Darüber hinaus werden Bauteile für Organismuseinheiten als Standardgrößen bereitgestellt, beispielsweise Schuhe, Brillen oder Prothesen, die in der Regel nicht alle individuellen Anforderungen erfüllen. Derartige Bauteile werden derzeit im Wesentlichen manuell geometrisch definiert oder sind lediglich eingeschränkt individualisiert. Eine eingeschränkte Individualisierung eines Bauteils kann beispielsweise durch eine bool’sche Subtraktion eines 3-D-Scans von einem vordefinierten Produkt erfolgen. Bauteile zur Heilung oder zur Verminderung von Schädeldefekten können beispielsweise mittels generativer Kl-Modelle erstellt werden.

Darüber hinaus besteht in der Forschung der Ansatz, Bauteile mittels Anwendung von Kl oder mittels Methoden des maschinellen Lernens unmittelbar ausgehend von einem Bild der zu ersetzenden Organismuseinheit als generatives Modell zu definieren. Dieser Ansatz ist jedoch aufwendig, da eine hohe Anzahl an Trainingsdaten erforderlich ist. Darüber hinaus sind Organismuseinheiten sowie die hierfür auszubildenden Bauteile derart individuell, dass die Ergebnisse eines solchen Verfahrens in der Regel keine zufriedenstellenden Ergebnisse und/oder nicht nachvollziehbare Ergebnisse liefern. Die DE 10 2012 025 431 A1 offenbart ein Verfahren zum Erfassen von Oberflächenverformungen von Körperflächen, um Orthesen für Körperteile bereitzustellen, die aann unterschiedliche Belastungszustände angepasst sind.

Es ist eine Anforderung an an Organismuseinheiten angepasste Bauteile, dass diese ein individualisiertes Design aufweisen, um eine erhöhte Passgenauigkeit, einen erhöhten Komfort und/oder eine verbesserte Kraftübertragung zu ermöglichen. Ferner ist es ein Ziel, derartige Bauteile automatisch und hochgenau herzustellen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein computerimplementiertes Verfahren zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbaren Datenträger und eine Vorrichtung zzuurr geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine anforderungsgerechte Definition einer Bauteilgeometrie mit geringem Aufwand ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst mit einem computerimplementierten Verfahren, einem Computerprogrammprodukt, einem computerlesbaren Datenträger und einer Vorrichtung nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein computer- implementiertes Verfahren zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils, umfassend die Schritte: Bestimmen mindestens einer Adaptionsgröße mittels Auswertung eines Abbilds der Organismuseinheit, wobei die mindestens eine Adaptionsgröße auf einer geometrischen Eigenschaft der Organismuseinheit basiert und Definieren einer Bauteilgeometrie des Bauteils, basierend auf einer mit der mindestens einen Adaptionsgröße angepassten Bauteilbasisgeometrie.

Die Bauteilgeometrie ist an die Organismuseinheit angepasst. Das Bauteil kann beispielsweise dafür vorgesehen sein, die Organismuseinheit zu ersetzen oder zu unterstützen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Bauteil ein Körperersatzstück, insbesondere ein Implantat oder eine Prothese ist. Ferner kann das Körperersatzstück eine Orthese oder ein Exoskelett sein.

Darüber hinaus kann das Bauteil ein Schuh, insbesondere mit einem medizinischen Zweck, oder eine Brille, insbesondere eine elektronische Brille, sein. Ferner kann das Bauteil allgemein ein organismusnahes, organismusverbundenes, körpernahes und/oder körperverbundenes Bauteil sein, das an die mit dem Bauteil in Wirkverbindung stehende Organismuseinheit angepasst ist.

Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass mit einem zweistufigen computerimplementierten Verfahren in vorteilhafter Weise eine Bauteilgeometrie definierbar ist. Ferner liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass auf Basis einer vordefinierten Bauteilbasisgeometrie, die mit mindestens einer Adaptionsgröße, vorzugsweise zwei oder mehreren Adaptionsgrößen, an die Organismuseinheit angepasst wird, eine präzise Definition der Bauteilgeometrie mit einem geringen Aufwand möglich ist. Ferner ist die derart definierte Bauteilgeometrie nachvollziehbar für einen Anwender des Verfahrens, sodass der Nachteil vollständig auf Basis von Künstlicher Intelligenz erzeugten Geometrien vermieden oder vermindert wird.

Mit dem computerimplementierten Verfahren besteht die Möglichkeit, automatisch individualisierte Bauteilgeometrien aus einem Abbild einer Organismuseinheit zu generieren. Diese Individualisierung wirkt sich dabei positiv auf die Funktionen des Bauteils aus und führt insbesondere zu einer erhöhten Passgenauigkeit, erhöhten Komfort und/oder zu einer verbesserten Kraftübertragung.

Es ist bevorzugt, dass das Bauteil ein Implantat und die Bauteilgeometrie eine Implantatgeometrie ist. Ein auf Basis einer solchen Implantatgeometrie hergestelltes Implantat führt ferner zu einem verbesserten Einwachsen des Knochens und zu einer längeren Produktlebenszeit. Dies führt wiederum zur Vermeidung von kostenintensiven und risikobehafteten Nachoperationen. Somit wird allgemein ein zusätzlicher Produktmehrwert geschaffen. Ferner werden durch die Automatisierung Kosten reduziert und menschliche Fehler vermieden, sodass eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse möglich ist.

Das computerimplementierte Verfahren hat ferner die technische Wirkung, dass eine Lokalisierung der individuellen, charakteristischen Punkte der Organismuseinheit, nämlich durch das Bestimmen der mindestens einen Adaptionsgröße, und die Designgenerierung mit expliziter Formulierung des Lösungsraums, nämlich durch die Definition der Bauteilgeometrie, weitestgehend getrennt sind. Somit können spezifische Anforderungen, Normen und Standards berücksichtigt beziehungsweise eingehalten werden.

Ferner ist das Verhalten der Definition der Bauteilgeometrie nachvollziehbar und überprüfbar. Dies steht im Gegensatz zu solchen Ansätzen, die unmittelbar auf Basis eines Abbilds mittels einer Kl eine Bauteilgeometrie erzeugen. Des Weiteren kann die Bauteilgeometrie unabhängig von der Adaptionsgröße weiter angepasst oder neu gestaltet werden. Das Bauteil ist insbesondere für einen Organismus, beispielsweise für den menschlichen Körper ausgebildet. Die Organismuseinheit kann beispielsweise ein Knochen oder ein Gelenk sein, beispielsweise von einem Finger oder einer Hüfte. Darüber hinaus kann die Organismuseinheit ein Kopf oder ein Fuß sein.

Das Abbild der Organismuseinheit ist ein zweidimensionales und/oder dreidimensionales Bild der Organismuseinheit beziehungsweise eines Abschnitts der Organismuseinheit. Wie im Folgenden noch näher erläutert, kann das Abbild der Organismuseinheit beispielsweise eine CT-Aufnahme sein. Dem Fachmann sind darüber hinaus weitere Möglichkeiten zur Erstellung eines Abbilds der Organismuseinheit bekannt.

Die mindestens eine Adaptionsgröße basiert auf einer geometrischen Eigenschaft der Organismuseinheit. Die mindestens eine Adaptionsgröße repräsentiert insbesondere eine Größe zur Anpassung der Bauteilbasisgeometrie, sodass die Bauteilgeometrie des Bauteils an die Organismuseinheit anpassbar ist. Die Adaptionsgröße beschreibt insbesondere in Kombination mit der Bauteilbasisgeometrie die Bauteilgeometrie. Die geometrische Eigenschaft kann eine makro- und/oder mikrogeometrische Eigenschaft sein. Wie im Folgenden noch näher erläutert, kann die geometrische Eigenschaft beispielsweise eine Länge, eine Querschnittsgeometrie oder eine Freiformflächendefinition sein. Grundsätzlich ist die Adaptionsgröße eine Größe, mit der eine geometrische Eigenschaft der Organismuseinheit beschreibbar ist.

Die Bauteilgeometrie wird basierend auf der mit der mindestens einen Adaptionsgröße aannggeeppaasssstteenn Bauteilbasisgeometrie definiert. Die Bauteilbasisgeometrie kkaannnn beispielsweise eine vordefinierte Bauteiibasisgeometrie für die Organismuseinheit sein. Beispielsweise kann die Bauteilbasisgeometrie eine Fingergelenkgeometrie, eine Prothesengeometrie, eine Exoskelettgeometrie oder eine Schuhgeometrie abbilden.

Die Bauteilbasisgeometrie ist insbesondere derart ausgebildet und bereitgestellt, dass diese mittels der mindestens einen Adaptionsgröße anpassbar ist. Beispielsweise kann die Bauteilbasisgeometrie als ein parametrisierbares Ausgangsmodell bereitgestellt werden. Die Bauteilbasisgeometrie kann auch als Ausgangsgeometrie verstanden werden, die individuell an die betreffende Organismuseinheit anpassbar ist. Da beispielsweise ein Fingergelenk eines Menschen grundsätzlich gleich aufgebaut ist, kann dieses mit der Bauteilbasisgeometrie grundsätzlich beschrieben werden, sodass im

Wesentlichen lediglich die individuelle Ausbildung des menschlichen Fingers, der mit dem Bauteil zumindest teilweise ersetzt wird, zu berücksichtigen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante des computerimplementierten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Bauteilbasisgeometrie durch mindestens einen Adaptionsparameter definiert ist, wobei der Adaptionsparameter zum Definieren der Bauteilgeometrie mittels der Adaptionsgröße angepasst wird. Der Adaptionsparameter kann beispielsweise eine Erstreckung von einem distalen Ende zu einem proximalen Ende betreffen. Diese Erstreckung zwischen den zwei Enden wird bei der Definition der Bauteiigeometrie mittels der Adaptionsgröße angepasst.

Beispielsweise kann die Adaptionsgröße die im Vorherigen genannte Erstreckung betreffen und die Adaptionsgröße basiert auf der geometrischen Eigenschaft, dass diese Erstreckung 25 mm beträgt. Somit wird in besonders einfacher Weise ermöglicht, dass die Bauteilbasisgeometrie mittels der mindestens einen Adaptionsgröße entsprechend angepasst wird, sodass eine geeignete Bauteilgeometrie definiert wird.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung des computerimplementierten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Adaptionsgröße auf einer Abmessung und/oder einer Position und/oder Lage der geometrischen Eigenschaft basiert. Eine Abmessung kann beispielsweise die im Vorherigen genannte Erstreckung zwischen einem distalen Ende und einem proximalen Ende sein. Eine Position der geometrischen Eigenschaft kann beispielsweise die Position eines Querschnitts sein. Die mindestens eine Adaptionsgröße kann beispielsweise mittels eines Lokalisierungsalgorithmus’ bestimmt werden. Die mindestens eine Adaptionsgröße kann auch auf zwei oder mehr Abmessungen, beispielsweise zwei oder drei Raumrichtungen basieren. Die Position und die Lage der geometrischen Eigenschaft kann beispielsweise relativ zu einem Referenzpunkt bestimmt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des computerimplementierten Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schritt des Definierens der Bauteilgeometrie weitre ein Erzeugen eines gerichteten Graphs, basierend auf der mindestens einen Adaptionsgröße, umfasst. Ferner kann das Verfahren den Schritt umfassen: Definieren einer Bauteilbasisgeometrie mittels Erzeugen eines gerichteten Graphs. Beispielsweise kann im Boundary-Repräsentationsschema die Topologie in Form eines azyklischen gerichteten einfachen Graphen ausgedrückt werden.

Der gerichtete Graph umfasst insbesondere eine Menge von Knoten, auch als Ecken bezeichnet, und eine Menge geordneter Knotenpaare, die durch Kanten miteinander verbunden sind. Mit einem gerichteten Graph kann insbesondere eine dreidimensionale Geometrie abgebildet werden, sodass die Bauteilbasisgeometrie und/oder die Bauteilgeometrie in vorteilhafter Weise mit dem gerichteten Graph definierbar ist.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung des computerimplementierten Verfahrens sieht vor, dass die geometrische Eigenschaft der Organismuseinheit eine ein-, zwei- und/oder mehrdimensionale Eigenschaft ist. Eine eindimensionale Eigenschaft kann beispielsweise eine Achse, eine Länge, eine Abmessung orthogonal zur Achse und/oder Länge oder eine Ansatzposition eines Muskels, eines Bandes oder einer Sehne sein. Ferner kann die Ansatzposition auch zwei- oder mehrdimensional beschrieben werden.

Eine zweidimensionale Eigenschaft ist beispielsweise eine Querschnittsgeometrie. Eine mehrdimensionale Eigenschaft kann unter anderem die Definition einer Freiformfläche sein. Durch die Beschreibung der Organismuseinheit mit ein-, zwei- und/oder mehrdimensionalen Eigenschaften kann eine präzise Abbiidung ermöglicht werden, sodass die Bauteilgeometrie präzise definierbar ist.

Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Abbiid ein Flächenmodell ist oder umfasst, das vorzugsweise mit einer Computertomografie erhalten wurde. Ferner kann das Abbiid über statistische Shapemodelle erhalten werden. Außerdem ist das Abbild durch eine Ableitung aus zweidimensionalen Bildern, wie beispielsweise Röntgenbildern, zu erhalten. Eine weitere bevorzugte Fortbildung des computerimplementierten Verfahrens umfasst den Schritt: Erzeugen eines digitalen Bauteilmodells, basierend auf der Bauteilgeometrie. Das Bauteilmodell kann beispielsweise als Grundlage zur additiven Fertigung des Bauteils dienen. Es ist bevorzugt, dass das Bauteilmodell eine netzbasierte Darstellung, wie beispielsweise ein STL-Modell, ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des computerimplementierten Verfahrens sieht vor, dass die Bauteilgeometrie weiter in Abhängigkeit mindestens einer funktionalen Anforderung, einer fertigungstechnischen Anforderung, einer medizintechnischen Anforderung und/oder einer Zertifizierungsanforderung definiert wird.

Diese Ausführungsvariante hhaatt ddeenn Vorteil, ddaassss Randbedingungen berücksichtigbar sind. Funktionale Anforderungen können beispielsweise die Aufnahme weiterer Bauteile, die Aufnahme des eigentlichen Bauteils an einer oder in einer Organismuseinheit oder die Kinematik zu anderen Bauteilen oder einer Organismuseinheit sein. Fertigungstechnische Anforderungen können beispielsweise minimale oder maximale Wandstärken sein. Bei einer Herstellung des Bauteils mittels Freiformflächenfertigung, insbesondere in einem Pulverbett, können ferner Länge und Winkel von Überhängen berücksichtigt werden. Des Weiteren sind Mindestabstände zwischen zwei Wänden und auch eine

Pulverentfembarkeit zu berücksichtigen.

Eine medizintechnische Anforderung ist beispielsweise die Berücksichtigung von verfügbaren Werkzeugen, da beispielsweise Bohrgrößen in der Medizintechnik genormt sind. Ferner können Abstände von einer Sägefläche zu einem medizinisch erhaltungswürdigem Punkt, wie beispielsweise einem Bandansatz berücksichtigt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des computerimplementierten Verfahrens umfasst den Schritt, insbesondere den iterativen Schritt: Simulieren mindestens einer Anwendungssituation des Bauteils. Es ist ferner bevorzugt, dass die Bauteilgeometrie, basierend auf Simulationsergebnissen der Simulation angepasst wird. Diese Anpassung erfolgt insbesondere dann, wenn mittels der Simulation ein solcher Anpassungsbedarf detektiert wurde. Eine simulierte Anwendungssituation kann beispielsweise eine realitätsnahe Belastung des in den Organismus eingesetzten Bauteils sein, wobei beispielsweise eine Festigkeit untersucht wird. EEiinnee solche auch als Festigkeitssimulation genannte Simulation ermöglicht, die Simulation der Belastung des Bauteils im Einsatz, sodass auf Basis der durch eine solche

Simulation gewonnenen Simulationsergebnissen eine Aussage zur

Anforderungserfüllung oder eine Anpassung der Bauteilgeometrie in vorteilhafterweise möglich ist.

Beispielsweise kann dies die Verstärkung oder auch Verschlankung einzelner Abschnitte des Bauteils, insbesondere entsprechend der mindestens einen Adaptionsgröße, betreffen. Darüber hinaus kann beispielsweise eine Durchblutung des Bauteils mittels einer CFD-Simulation simuliert werden.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung des computerimplementierten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Schritt des Bestimmens der Adaptionsgröße mittels eines Algorithmus' erfolgt, der auf Trainingsdaten umfassend zumindest ein Lernabbild mit mindestens einer Lernadaptionsgröße basiert und Assoziationen zwischen zumindest dem Lernabbild und der Lernadaptionsgröße bestimmt.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Algorithmus Assoziationen zwischen dem Lernabbild, der Lernadaptionsgröße und dem Abbild bestimmt. Der Algorithmus ist insbesondere ein Maschinenlernalgorithmus. Das Lernabbild ist ein vorgegebenes Abbild, beispielsweise ein CT-Bild. Die Lernadaptionsgröße ist eine zu dem Lernabbild korrespondierende Adaptionsgröße. Das Lernabbild stellt die Eingabe(n), die Lemadaptionsgröße(n), die Ausgabe(n) des Maschinenlernalgorithmus dar. Die in den Trainingsdaten vorgehaltenen Lernadaptionsgrößen stellen den korrekten, zu lernenden Funktionswert zu dem jeweiligen Lernabbild dar. Der Maschinenlernalgorithmus gibt nach seiner Initialisierung die vorhergesagte Lernadaptionsgröße aus und berechnet den Fehler zu der korrekten Lernadaptionsgröße. Mit Hilfe dieses Fehlers können die Assoziationen des Lernalgorithmus angepasst werden. Dieses Vorgehen kann iterativ wiederholt werden, bis sich ein ausreichend kleiner Fehler einstelit.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Prozessor diesen veranlassen, die Schritte des computerimplementierten Verfahrens nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen computerlesbaren Datenträger, auf dem das Computerprogrammprodukt nach dem im Vorherigen genannten Aspekt gespeichert ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur geometrischen Definition eines Bauteils, umfassend einen Prozessor, der dazu eingerichtet ist, bei der Ausführung des Computerprogramm- produkts nach dem vorherigen Aspekt durch den Prozessor, die Schritte des computerimplementierten Verfahrens nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten auszuführen.

Es ist ferner bevorzugt, dass die Vorrichtung eine Empfangseinheit umfasst. Die Empfangseinheit kann beispielsweise eingerichtet sein, um das Abbild der Organismuseinheit zu empfangen. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung einen Speicher umfasst, auf dem das Abbild und/oder Daten repräsentierend die Bauteilgeometrie gespeichert werden können. Ferner kann die Vorrichtung auch eine Ausgabeeinheit umfassen, mittels derer die Bauteilgeometrie ausgebbar ist.

Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der weiteren Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen des computerimplementierten Verfahrens verwiesen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden

Figuren erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung zur geometrischen Definition eines Bauteils;

Figur 2: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines computerimplementierten Verfahrens zur geometrischen Definition eines Bauteils; Figur 3: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Schritts zum Erzeugen eines Abbilds der Organismus- einheit;

Figur 4: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform von zwei Schritten des computerimplementierten Verfahrens; und

Figur 5: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Bauteils.

In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche bzw. -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 zeigt die Vorrichtung 100 zur geometrischen Definition eines Bauteils 214. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Prozessor 120, der dazu eingerichtet ist, bei der Ausführung eines entsprechend ausgebildeten Computerprogrammprodukts, die folgenden Schritte eines computerimplementierten Verfahrens 200 auszuführen, nämlich Bestimmen 202 einer Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 mittels Auswertung eines Abbilds 210 einer Organismuseinheit, wobei die Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 auf geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheit basieren und Definieren 204 einer Bauteilgeometrie 218 eines Bauteils 214 basierend auf einer mit der Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 angepassten Bauteilbasisgeometrie.

Ferner umfasst die Vorrichtung 100 eine Empfangseinheit 110, eine Ausgabeeinheit 130 und einen Speicher 140. Die Empfangseinheit 110 kann beispielsweise ausgebildet sein, das Abbild 210 der Organismuseinheit zu empfangen. Das Abbild 210 kann beispielsweise mittels eines Computertomografen erhalten werden und mittels geeigneter Mittel der Empfangseinheit bereitgestellt werden. Das Abbild 210 kann beispielsweise in dem Speicher 210 zumindest temporär gespeichert werden. Darüber hinaus kann die definierte Bauteilgeometrie 218 ebenfalls in dem Speicher 210 gespeichert werden. Die Ausgabeeinheit 130 hat vorzugsweise Zugriff auf den Speicher 210 und kann die Bauteilgeometrie 218 bzw. Daten charakterisierend die Bauteilgeometrie bereitstellen, beispielsweise einer Fertigungsmaschine zur additiven Fertigung.

Figur 2 zeigt ein computerimplementiertes Verfahren 200 zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit 210 angepassten Bauteils 214. In Schritt 202 werden eine Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 mittels Auswertung eines Abbilds der Organismuseinheit 210 bestimmt. Die Adaptionsgrößen 222 basieren auf charakteristischen geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheit 210. Die geometrischen Eigenschaften sind beispielsweise die Länge, Achsen, Querschnittsgeometrien sowie Ansatzpunkte von Sehnen und Muskeln.

In Schritt 204 wird eine Bauteilgeometrie des Bauteils 214, basierend auf einer mit der mindestens einen Adaptionsgröße 222 angepassten Bauteilbasisgeometrie definiert. Die Bauteilbasisgeometrie kann als ein verallgemeinertes, anpassbares Modell des Bauteils verstanden werden. Organismuseinheiten eines gesunden Organismus, beispielsweise des menschlichen Körpers, weisen im Wesentlichen eine ähnliche Geometrie auf. Die spezifischen geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheiten variieren jedoch von Organismus zu Organismus. Infolgedessen ist die Bauteilbasisgeometrie anzupassen, um eine möglichst optimale Bauteilgeometrie zu erhalten. Diese Anpassung erfolgt durch die bestimmten Adaptionsgrößen 222.

In Schritt 206 wird mindestens eine Anwendungssituation simuliert, wobei beispielsweise eine Festigkeitssimulation durchgeführt wird. Mit der Simulation können unterschiedliche Anwendungssituationen simuliert werden, sodass das auf Basis der definierten Bauteilgeometrie hergestellte Bauteil 214 vor der Verwendung virtuell getestet wird. Ferner wird in Schritt 206 die Bauteilgeometrie basierend auf Simulationsergebnissen des Simulierens hinsichtlich der Anforderungen angepasst, sodass dieses beispielsweise die auftretenden Belastungen bei der Verwendung besser aufnehmen kann.

In Schritt 208 wird ein digitales Bauteilmodell 216 erzeugt, wobei das digitale Bauteilmodell 216 auf der Bauteilgeometrie basiert beziehungsweise diese abbildet Das digitale Bauteilmodell 216 kann beispielsweise derart erzeugt werden, dass dieses die Basis zur Herstellung des der Bauteilgeometrie 218 zugrunde liegenden Bauteils 214 darstellt. Hierfür kann das digitale Bauteilmodell 216 beispielsweise ein STL-Modell sein.

In Figur 3 ist das Erzeugen eines Abbilds als Schritt 201 gezeigt. Hier wird eine Organismuseinheit, vorliegend ein Fingergelenk und ein Hüftgelenk, mit einem bildgebenden Verfahren erfasst. Es handelt sich insbesondere um eine dreidimensionale Darstellung als Ergebnis eines bildgebenden Verfahrens. Das bildgebende Verfahren kann beispielsweise ein Röntgenverfahren oder eine Fotografie sein, wobei die erhaltenen zweidimensionalen Bilder vorzugsweise zu einem dreidimensionalen Abbild zusammengefügt werden. Alternativ oder ergänzend kann das bildgebende Verfahren eine Computertomografie sein.

Figur 4 zeigt zwei Schritte des computerimplementierten Verfahrens, in Schritt 202 wird mit einem Algorithmus 220 eine Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 bestimmt. Die Adaptionsgrößen 222 werden mittels Auswertung eines Abbilds 210 der Organismuseinheit. Das Abbild 210 kann beispielsweise ein Flächenmodell sein 212. Die Adaptionsgrößen 222 basieren auf geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheit, nämlich insbesondere Längen, Achsen und Querschnitte. Anschließend wird in Schritt 204 die Bauteilgeometrie 218 basierend auf den Adaptionsgrößen 222 definiert und anschließend ein Bauteilmodell 216 erstellt.

Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Bauteils 214, das als Implantat ausgebildet ist. Die Bauteilgeometrie 218 des Bauteils 214 ist mit einem computerimplementiertes Verfahren 200 definiert worden. Dieses computerimplementierte Verfahren umfasst die Schritte: Bestimmen 202 einer Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 mittels Auswertung des Abbilds 210 der Organismuseinheit, wobei die Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 auf geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheit basieren und Definieren 204 der Bauteilgeometrie 218 des Bauteils 214 basierend auf einer mit der Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 angepassten Bauteilbasisgeometrie.

Die Bauteilbasisgeometrie kann näherungsweise der Bauteilgeometrie 218 des Bauteils 214 entsprechen, wobei die Bauteilbasisgeometrie an die spezifische Ausbildung der Organismuseinheit mittels der Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 angepasst wurde. Das im Vorherigen beschriebene computerimplementierte Verfahren ermöglicht die präzise und anwendungsgerechte Erstellung von an Organismuseinheiten angepasste Bauteilgeometrien 218, wobei durch den mehrstufigen Aufbau des Verfahrens die Verwendung von aufwendigen, fehlerbehafteten und insbesondere nicht oder lediglich vermindert nachvollziehbaren Kl-Modellen vermieden wird.

Das Verfahren ist vergleichsweise einfach Computer zu implementieren und erzeugt besonders vorteilhafte Ergebnisse. Auf Basis der erzeugten Bauteilgeometrie 218 können somit Bauteile erzeugt werden, die einen höheren Tragekomfort, weniger Nachoperationen und eine verbesserte Wirtschaftlichkeit aufweisen.

BEZUGSZEICHEN

100 Vorrichtung

110 Empfangseinheit

120 Prozessor

130 Ausgabeeinheit

140 Speicher

200 Computerimplementiertes Verfahren

201 Erzeugen eines Abbilds

202 Bestimmen mindestens einer Adaptionsgröße

204 Definieren einer Bauteilgeometrie

206 Simulieren mindestens einer Anwendungssituation

208 Erzeugen eines digitalen Bauteilmodells

210 Abbild einer Organismuseinheit

212 Flächenmodell

214 Bauteil

216 Bauteilmodell

218 Bauteilgeometrie

220 Algorithmus

222 Adaptionsgrößen