Aan het Fraunhofer Institut un Bremen (DE) is een polymeerpatch ontwikkeld die lichtgewicht vezelcomposietcomponenten snel en eenvoudig kan repareren. De thermovormbare, recyclebare reparatiepatch wordt op het beschadigde gebied gedrukt en is binnen 30 minuten volledig uitgehard. Het materiaal leent zich ook voor het perfectioneren van prothesen.

Onderzoekers van Fraunhofer IFAM maakten de reparatiepatch van vitrimeren (dynamische polymeernetwerken) gebaseerd op benzoxazines. Deze nieuwe klasse thermohardend materiaal smelt niet en kan lokaal worden verwarmd, waarbij de patch zich aanpast aan de reparatieplek. Bij kamertemperatuur heeft het polymeer thermohardende eigenschappen, dus de patch is niet plakkerig en is stabiel bij opslag.

De patch wordt aangebracht met behulp van druk en warmte en kan weer worden verwijderd zonder dat er resten achterblijven. Het materiaal heeft volgens de makers een hoge mechanische sterkte en thermostabiliteit, wat het geschikt maakt voor mobiliteitstoepassingen. Het kan worden vervormd en heeft zelfherstellende eigenschappen. Zodra het einde van zijn levensduur is bereikt, kan de patch worden gerecycled, omdat het polymeernetwerk kan worden opgelost en zowel de vezels als het polymeersysteem kunnen worden hergebruikt. Het materiaal kan bovendien worden gecombineerd met andere materialen, waardoor het ook geschikt is voor integratie in metaalstructuren.

Aanpasbare prothesen

In de orthopedie zou het materiaal gebruikt kunnen worden om individueel instelbare orthesen en prothesen te realiseren. Op dit moment is het op maat maken van lichtgewicht hulpmiddelen als deze een zeer arbeidsintensief proces, omdat conventionele vezelcomposietmaterialen niet veel aanpassing toestaan ​​nadat de hars is uitgehard. "Prothesen worden op maat gemaakt voor individuele patiënten. Maar ze passen niet altijd. De kleinste onvolkomenheid in de pasvorm of fysiologische verandering kan betekenen dat de prothese of orthese de pijn of ongemak bij de patiënt, wat de behandeling belemmert. Voorheen betekende dat dat er een nieuwe prothese gemaakt moest worden, en vanwege de vraag en de hoeveelheid gedetailleerd handwerk dat bij orthopedie komt kijken, kan dat wel enkele maanden duren," zegt Katharina Koschek, hoofd van de sectie Adhesive Bonding and Polymeric Materials bij Fraunhofer IFAM in Bremen.

In het CFKadapt-project bundelden onderzoekers van Fraunhofer hun krachten met orthopedisch en prothesebedrijf Reha-OT Lüneburg Melchior und Fittkau, E.F.M. en het Leibniz Institute of Polymer Research Dresden om een ​​nieuw vezelversterkt polymeer te ontwikkelen dat is gebaseerd op dynamische polymeernetwerken en op verschillende manieren kan worden aangepast. Het belangrijkste verschil tussen het nieuwe materiaal en commerciële matrixsystemen voor orthopedische hulpmiddelen gemaakt van vezelcomposieten is de mogelijkheid om het nieuwe materiaal opnieuw aan te passen en te modelleren naar de juiste druk- of steunpunten, wat dynamische aanpassing aan de patiënt en zijn veranderende behoeften in de loop van de behandeling mogelijk maakt.

De truc is dat de nieuwe polymeervezelcomposietmix lokaal kan worden verwarmd en individueel kan worden aangepast. "De voordelen liggen in de grote ontwerp- en configuratievrijheid en de aanzienlijke vermindering van afval tijdens de productie, samen met een langere levensduur van deze apparaten, omdat ze tijdens de behandeling doorlopend kunnen worden aangepast. Voor patiënten is de belangrijkste factor dat ze zo snel mogelijk een op maat gemaakt orthopedisch apparaat kunnen krijgen", zegt Koschek. Gestandaardiseerde productie van componenten met daaropvolgende individuele aanpassing heeft ook het potentieel om kostenvoordelen op te leveren en de efficiëntie van het productieproces te verbeteren.