Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
orthopädischen Maßschuhen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, derartige normalerweise
in Handarbeit erstellte Maßschuhe durch automatisierte Verfahren schneller und mit
höherer Genauigkeit herstellen zu können.
Durch die Verkürzung der Herstellungszeit ergeben sich auch medizinisch
erhebliche Vorteile. Der Mediziner kann sein medizinisches Heilverfahren wesentlich
mehr ausreizen und erst zum Schluß einer Gesamttherapie eine Schuhversorgung gewährleisten.
Das kann am Beispiel einer Fersenfraktur und deren Schuhversorgung erläutert werden.
Üblicherweise war es bisher so, dass in der achten Woche, spätestens in der neunten
Woche Maß genommen werden muss, zur Erstellung von orthopädischem Schuhwerk, da
das medizinische Heilverfahren nach zwölf Wochen nach dem Fersenbeinbruch beendet
ist, so dass der Patient in der zwölften Woche seinen Schuh erhalten kann. Mit Hilfe
des neuen Verfahrens kann jetzt erst in der elften Woche der Schuh erstellt werden,
was den Vorteil hat, dass sich bis dahin die Form des Fußes mit den abschwellenden
Maßnahmen usw. positiv verändert und damit andererseits selbstverständlich die Paßform
wesentlich besser ist als bei einer Schuhherstellungszeit, die bis jetzt drei bis
vier Wochen dauert.
Das neue Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Fuß des Patienten
im belasteten Zustand 3-dimensional fotografisch gescannt wird, die durch die Scannung
ermittelten Daten in einem Rechner gespeichert und zu einem 3-D-Bild des Fußes verarbeitet
werden, diesem errechneten Bild ein Röntgenbild des Patientenfußes überlagert wird
und durch die durch die Scannung erhaltenen Meßdaten unter Berücksichtigung der
Vorgaben des eingeblendeten Röntgenbildes Bearbeitungsmaschinen zur automatisierten
Herstellung von Schuhleisten bzw. Bettung, Schaft, zum Zwicken und zum Bodenbau
gesteuert werden.
Medizinisch ergibt sich ein erheblicher Vorteil, da durch die Besonderheiten
des Einscannens des Röntgenbildes knöchelanatomische Besonderheiten berücksichtigt
werden können, in einer Form, die bis jetzt nicht bekannt gewesen ist.
Auch Schwielen oder andere Weichteilveränderungen können berücksichtigt
werden, so dass keine Druckstellen entstehen. Die Probleme von Krallenzehen und
die Höhe der Vorderkappe (wenn ein Arbeitsschuh hergestellt werden soll) kann hier
direkt am Computer erkannt werden und gegebenenfalls besprochen werden. In der Vergangenheit
wurden die Schuhe erstellt, der Patient stellte dann die Druckstellen erst bei der
Anprobe fest, die nur schwer und mit hohem Zeitaufwand zu ändern waren. Bei dem
neuen Schuhherstellungsverfahren kann im Vorfeld am Computer bereits erkannt werden,
ob z. B. die vorgegebenen Stahlkappen und die Zehenveränderungen überhaupt zusammenpassen.
Von daher ergibt sich eine erhebliche Kostenreduzierung im Vorfeld. Dadurch, das
durch die 3-D-Darstellung der Fuß von unten entsprechend dokumentiert wird, und
zwar unter Belastung des Fußes (gegebenenfalls Teilbelastung) können entsprechende
Verformungen bei der Belastung berücksichtigt werden. Durch die 3-D-Erstellung des
Leistens als auch der Maßkontrolle (s.u.) wird ein Abgleich zwischen dem Leisten
und dem Maß des Fußes erlaubt, wodurch Orthopädiesschuhtechnik und behandelnder
und verordnender Arzt eng miteinander Wechselwirken können, ohne dass in irgendeiner
Art und Weise negative Beeinflussungen möglich sind.
Wie sich aus dem beigefügten Schema-Diagramm ergibt, zeigt das erfindungsgemäße
Verfahren eine erhebliche Variabilität. Ausgehend von dem Scann-Vorgang und den
hierdurch ermittelten Meßdaten kann parallel mit dem Leistenbau, dem Schaftbau und
dem Bettungsbau begonnen werden. Es ist auch möglich, nach dem Scannen gleich mit
dem Bodenbau zu beginnen, wodurch sich in Anbetracht der Tatsache der hohen Meßgenauigkeit
zum einen ein sehr genau gearbeiteter Schuh ergibt, und das andererseits in einer
erheblich kürzeren Zeit als mit dem herkömmlichen Verfahren.
Im folgenden wird beispielhaft der Verfahrensablauf zur Herstellung
eines orthopädischen Maßschuhs mit Hilfe des neuen Verfahrens erläutert.
Der Patient stellt den erkrankten bzw. beschädigten Fuß auf die Glasfußbodenplatte
eines photographischen Scanners, der aus fünf Kameras besteht, wobei vier in den
entsprechenden Ecken und die fünfte von unten angeordnet ist.
Da sich die Erfassungszonen der einzelnen Kameras überlappen, werden
die Daten in dem Rechner so verarbeitet, dass ein virtuelles Bild des Fußes berechnet
wird. Das fertige Bild zeigt nun die Fußsilhouette mit allen ihren anatomischen
Besonderheiten.
Das Bild kann von allen Seiten betrachtet werden. Als Besonderheit
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun in dieses 3-D-Bild das Röntgenbild des
Patientenfußes eingeblendet, so dass in dieser Phase in den zu erstellenden Leisten
Besonderheiten des knöchernen Skeletts eingearbeitet und berücksichtigt werden können.
Aufgrund der durch den Scannvorgang ermittelten Meßdaten wird nun
der entsprechende Leistenentwurf vom Computer errechnet, der anhand der Besonderheiten
des äußeren Fußes und des Skelettaufbaus des Fußes in den verschiedensten Stellen
modifiziert werden kann.
In der sogenannten Maßkontrolle, die die Meßdaten des Fußes in virtueller
Form zeigt, erfolgt noch einmal eine Kontrolle der einzelnen Meßdaten, gegebenenfalls
auch eine Kontrolle gegenüber per Hand gewonnenen Kontrolldaten (alte Methode).
Der nächste Schritt ist die virtuelle Zwischenprobe. Hier wird der
Leisten, der errechnet worden ist, vom Computer mit Daten des Fußes abgeglichen.
Es wird also die Maßkontrolle in den Leisten hineingearbeitet, um zu sehen, ob der
Leisten mit den inneren Fußdaten übereinstimmt. Auch gerade in dieser Phase können
Besonderheiten, die gegebenenfalls orthopädietechnisch oder medizinisch vorgegeben
worden sind, berücksichtigt werden, was eine absolute Neuheit darstellt.
Von dem errechneten Leisten werden nun mittels Computer die Lederzuschnitte
für den Schaft berechnet, wobei es sich hier ebenfalls wiederum um die virtuelle
Leistenkopie handelt.
Beim Entwurf des Schaftes werden natürlich auch wieder die anatomischen
Besonderheiten des Fußes berücksichtigt.
Die Zuschneidung des Leders mit Hilfe eines CAD-gesteuerten Schneidetisches
aufgrund der im Computer gespeicherten Meßdaten erfolgt mit einer in der Praxis
bisher nicht erreichten Genauigkeit. Dieser Schneidetisch schneidet, locht und erstellt
die Anzeichnungen für die Schaftmontage vollautomatisch.
Bei der Schaftmontage werden die Lederstücke zusammengesetzt, wobei
dann auch das Futter eingearbeitet wird (bzw. entsprechende Polsterteile). Das Leder
wird mit Ösen und den anderen notwendigen typischen Utensilien ausgestattet. Für
Straßenschuhe wird hier auch gleichzeitig die Vorderkappe miteingearbeitet.
Neu ist der Entwurf des Leistens inklusive der späteren Fußbettung
als eine Einheit. Dies führt zur passgenaueren Montage mittels Maschinen des orthopädischen
Schuhs. Mit der Montage des Schuhs kann somit schon begonnen werden, ohne dass,
wie bei der herkömmlichen Fertigung, die Fußbettung zuvor erstellt wurde. Aufgrund
der Comupterdaten werden nun die Leisten und zeitlich unabhängig die Fußbettungen
gefräst. Die bislang angewandte Fräsmethode sah wie folgt aus. Ein einzelner Leisten
wurde gefräst und anschließend mittels einer Bandsäge aufgetrennt und mittels Schrauben
fixiert. Die Unterteilung ist notwendig, um den Leisten nach Fertigstellung des
Schuhs aus diesem zu entnehmen. Bei der neuen Methode werden mehrere Leisten aus
einem größeren Block gefräst. Je nach Größe bis zu fünf Paar in einem Arbeitsgang.
Ebenso werden die Leisten schon in geteilter Form gefräst. Dies hat zwei entscheidene
Vorteile. Zum einen entfällt die beim nachträglichen Auftrennen entstehende Maßungenauigkeit.
Beim Aufsägen mit der Bandsäge verlierrt der Leisten um die Stärke des Sägeblattes
an Maß. Der zweite Vorteil wird im nächsten Absatz näher erklärt. Der Fräsvorgang
kann auf zwei Maschinen gleichzeitig oder auf einer Maschine aufeinanderfolgend
geschehen. Für den Leisten wählt der Fachmann die üblichen Materialien. Eine unterschiedliche
Materialwahl gilt für die Bettung. Hier wird gummiähnliches Material mit unterschiedlichen
Shore-Härten gewählt; je nach Wunsch durch die medizinische Vorgabe werden starre
Einlagen, halbweiche Einlagen oder weiche Einlagen gewählt. Die Bettung wird dann
noch mit Leder überzogen oder anderen Materialien, um sie bezüglich Fußschweiß und
dgl. und für den Tragekomfort vorzubereiten.
Dadurch dass die Fräsmaschinen computergesteuert sind, ergeben sich
auch hier für die Genauigkeit der Anfertigung erhebliche Vorteile.
Ebenfalls neu beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Tatsache, dass
der Leisten zunächst auf die schmalste Fertigsohlenform gearbeitet wird. Da es aber
unterschiedliche Wünsche der Patienten gibt, als auch Vorgaben des Mediziners, muss
hier eine variable Gestaltung möglich sein, die dadurch gewährleistet wird, dass
Kunststoffüberkappen aufgesetzt werden, um breitere Leistenformen zu bekommen. Diese
Überkappen werden am Computer entworfen durch einen 3-D-Drucker erstellt. Bei der
Art und Form der erforderlichen Überkappe wird der errechnete Leisten berücksichtigt,
so dass durch diese Art des Verfahrens eine Vielzahl unterschiedlicher Formen für
die Gestaltung des Schuhs im Vorderkappenbereich möglich ist, ohne dass das Verfahren
selbst zeitlich aufwendiger oder zeitlich verzögert wird. Wie oben schon erwähnt
der zweite entscheidende Vorteil des Fräsens der Leisten in geteilter Form.
Da die Unterteilung im Rechner praktiziert und dauerhaft gespeichert ist, kann man
jederzeit auch ein neues Vorderteil in geänderter Form für den jeweiligen Leisten
fräsen. Beide Methoden-Überkappe bzw. Wechselspitzekommen je nach der Größe der
Veränderungen zum Einsatz. Durch diese Art ist nach wie vor die schnelle Erstellung
der Grundleisten gewährleistet.
Die Zuordnung des individuellen Leistens zum jeweiligen Patienten
wird durch einen Chip gesichert. Das heißt im einzelenen: Der Leisten, der zwar
während des Fräsvorganges mit einer gravierten Kennziffer versehen wurde, wird nun
mit einem auslesbaren Chip versehen, welcher mit einem Lesegerät ausgelesen und
identifiziert werden kann. Der Rechner erkennt anhand der im Chip gespeicherten
Kennung im Netzwerk den dazugehörigen Patienten. Somit stehen dem jeweiligen Mitarbeiter
alle die für ihn notwendigen Patienten- sowie Schuhherstellungsdaten zur Verfügung.
Nun folgt das Anheften der Brandsohlen auf dem Leisten. Diese Brandsohlen
stehen schon in ihrer Endform zur Verfügung, da sie beim Abgleich der Leistenformen
mit der Fertigsohle im PC im Vorfeld entworfen wurden und am Schneidetisch geschnitten
wurden. Das gleiche gilt auch für die unterschiedlichen Hinterkappen.
Nun erfolgt maschinell der Zwickvorgang für den Vorderkappenbereich.
Die verwendete Maschine ist so variabel, dass unterschiedliche, seitliche, schräge
Problemlösungen möglich sind. An der Spitzenzwickmaschine sind Teflonbänder befestigt.
Diese seitlichen Zwickbänder können durch bestimmte technische Vorgaben am Gerät
durch den Orthopädieschuhtechniker entsprechend verändert werden und zwar abhängig
von der individuellen Form, um eine adäquate Form des Vorfußes bzw. des Schuhs zu
erreichen. Da diese Bänder so flexibel sind, dass sie nach Ende der Belastung die
ursprüngliche Form wieder annehmen, garantiert diese technische Einrichtung, dass
Schuhe in gleicher Form direkt hintereinander gearbeitet werden können sowie auch
in unterschiedlicher Vorfußform. Diese Maschine ist in der Lage, 200 Paar Schuhe
pro Tag zu bearbeiten. Ein Nachteil, der sich aber gleichzeitig als großer Vorteil
entpuppt, ist bei dieser Zwickmaschine darin zu sehen, dass durch die Kräfte, die
die Zwickmaschine ausübt und die per Hand nicht erreicht werden können, bei der
gleichzeitigen Zwickung sämtlicher Bereiche der Vorderblattanteile die Fehler im
Fell, aus dem die Lederzuschnitte bestehen, zur Zerstörung des Felles führt bzw.
des Schaftes. Per Hand konnte man dies ausgleichen und entsprechend berücksichtigen.
Dies bedeutet einerseits, dass selbstverständlich das Fell hierbei geschont wird,
andererseits aber dass per Hand minderwertiges Material verarbeitet werden kann,
was durch diese Zwickmaschine aber nicht möglich ist, so dass hier für die Qualitätsicherung
die Maschine mit Sicherheit höherwertiger ist als die Zwickung per Hand.
Der Fersenbereich wird in einer eigenen Fersenzwickmaschine erstellt.
Diese Zwickmaschine arbeitet nach den gleichen Prinzipien wie oben. In den Zwickvorgangsphasen
sowohl für den vorderen als auch den hinteren Bereich wird zuvor das Futter insbesondere
für die Ferse und die Fersenkappe oder orthopädisch notwendigen Hinterkappenarten
eingearbeitet, damit diese bei dem Zwickvorgang gleich miteingearbeitet werden kann.
Dies ist bei Notwendigkeit einer Stahlkappe nicht der Fall. Für die Vorderblattzwickung
ist hierbei zunächst erforderlich, dass das Futter gezwickt wird. Danach wird die
Stahlkappe übergearbeitet und darüber dann das Vorderblatt gezwickt.
Der Zwickvorgang wird über beide Bereiche jeweils mittels Kontaktkleber
durchgeführt. Das aufwendige Festtackern sowie deren spätere Entfernung entfällt
somit.
Eventuell freie offene Bereiche des Schaftes zwischen Spitzen und
Fersenbereich können mit einer Seiteneinrollmaschine befestigt werden.
Beim Bodenbau werden die Fertigsohlen auf den gezwickten Bereich aufgebracht
bzw. verklebt. In dieser Phase werden Besonderheiten im Sohlenbau berücksichtigt
wie z.B. eine Stahlfeder, die dafür vorgesehen ist, dass der Boden eine gewisse
Festigkeit im hinteren Bereich erhält, sowie auch andere orthopädietechnische Vorgaben,
die allerdings auch medizinischerseits vorgegeben werden.
In einer Bodenpresse wird eine feste Einheit zwischen der Sohle und
dem Restaufbau des Schuhs gewährleistet.
Zur Endmontage werden nun noch die zugerichteten Bettungen in die
fertigen Schuhe eingelegt.
Verschiedene spezielle Bodenpressen gewährleisten durch ihren entweder
sohlenseits- oder seitlich- oder auch kombiniert wirkenden hohen Anpressdruck eine
feste Verbindung zwischen Sohlen und Restaufbau des Schuhs. Diese Arbeitsschritte
gelten für orthopädische Maßschuhe aller Art. (Arbeitsschuhe, Straßenschuhe, Hausschuhe,
Turnschuhe usw.).
Zusammenfassend ist daher zu sagen, dass durch den Scannvorgang des
Fußes, die Einblendung des Fußröntgenbildes der Rechner über alle Daten verfügt,
die erforderlich sind, um die verschiedensten Bearbeitungsmaschinen zu steuern und
einen Schuh zu erzeugen, der in noch höherem Maße individuellen Gegebenheiten Rechnung
trägt als ein Schuh, der im herkömmlichen tradionellen Verfahren hergestellt worden
ist.
Bevor mit der eigentlichen Fertigung begonnen wird, sind somit alle
Merkmale und Eigenschaften des maßgenauen Schuhs festgelegt.