Science
08/04/2015

Erschwingliche Hand-Prothesen aus dem 3D-Drucker

Weltweit verfolgen Forscher das Ziel, Hand-Prothesen zu entwickeln, die für jeden zugänglich und erschwinglich sind.

Wer das Pech hat, eine Hand zu verlieren, aber im Umkreis von Omaha lebt, der kann direkt bei Jorge Zuniga eine künstliche Hand bekommen. Aus Plastikgliedern und Kordeln. Die Glieder kommen aus dem 3-D-Drucker. Zunigas Mission: individuell angepasste, günstige Prothesen für Menschen, die sich das sonst nicht leisten könnten. „Aber es ist noch zu früh, um der Masse helfen zu können“, sagt er.

Zuniga leitet an der Creighton University in Omaha (US-Staat Nebraska) das Projekt „Cyborg Beast“. „Die Forschung steht noch sehr am Anfang“, sagt er. Das einfachste Modell funktioniert rein mechanisch - mit den Muskeln des Trägers. Durch die verschraubten Glieder der Plastik-Hand laufen Kordeln, die von den Muskeln bewegt werden. Die Finger ziehen sich dann zusammen oder strecken sich.

Diese Prothesen ermöglichen nur eine Greifbewegung - ähnlich wie eine Zange. „Besser das als gar nichts“, sagt Boris Bertram, Leiter der Abteilung für Armprothetik an der Universitätsklinik Heidelberg. „Funktionell sind diese Hände sehr gut - auch wenn es nicht dem entspricht, was zum Beispiel in Deutschland Stand der Technik ist.“ Bertrams moderne Prothesen kosten mindestens 2.000 Euro für eine unbewegliche Variante - und bis zu 75.000 Euro für eine hochfunktionelle Teilhand mit Silikonschaft.

Für viele unerreichbar

Insgesamt schätzt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Zahl der Menschen mit einer Behinderung auf eine Milliarde. 80 Prozent davon leben in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen, wo der Zugang zu medizinischer Grundversorgung beschränkt ist. Für die meisten von ihnen sind künstliche Hightech-Gliedmaßen unerreichbar.

„Es ist eine große Herausforderung, Prothesen zu jenen Menschen zu bringen, die sie am meisten brauchen“, sagt Zuniga. Wo Armut herrscht, ist meist auch ein 3D-Drucker fern. Die Organisation E-Nable versucht daher, die sogenannte Robohand über eine Online-Gemeinschaft von Freiwilligen zugänglich zu machen. E-Nable bringt über ihr weltweites Netzwerk Patienten und Besitzer von 3D-Druckern in Kontakt, auch Zuniga ist Mitglied. Auf diesem Weg gibt es die fertige Prothese mitunter sogar kostenlos.

Open Source

Die Designs von Zuniga und andere Modelle sind im Internet als Open-Source-Datei frei verfügbar. Auf der Website Thingiverse sammeln und tauschen Nutzer digitale Design-Daten. Das Material für einen Hand-Bausatz kostet etwa 20 bis 50 US-Dollar (18 bis 45 Euro). Wer Internet und Zugang zu einem 3D-Drucker hat, kann eine Hand-Prothese ausdrucken. Manche Druckpläne sind allerdings lizenziert und müssen bezahlt werden.

Die 3D-Drucker legen durch Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling) Schicht um Schicht von geschmolzenem Plastik aufeinander. Strangpressen bewegen sich in drei Dimensionen und folgen dabei den Koordinaten aus einer digitalen Datei.

Noch ist das Ganze ein Experiment. „Und das muss man auch deutlich machen, wenn man solche Hände nach außen gibt“, sagt Zuniga. Seine bisherigen Erfahrungen: Bei Temperaturen über 50 Grad Celsius passen die Plastik-Prothesen nicht mehr gut. Und im Gebrauch bricht eine von fünf Händen an irgendeiner Stelle. „Man muss den Leuten sagen: Sie sind nicht sehr haltbar.“