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Strukturmechanische Analyse für superelastische Clips
Mit einem Analyse-Workflow kann der Entwicklungsprozess neuer Nitinol-Clip-Systeme maßgeblich verbessert werden

Zuverlässige Kraftverläufe bei der Endoskopie

Branche: MedizintechnikFachgebiet: Strukturmechanik

Die Ovesco Endoscopy AG ist spezialisiert auf Medizinprodukte für die flexible Endoskopie und die endoluminale Chirurgie. Zu ihren innovativen Hauptprodukten gehören endoskopische Clip-Systeme (OTSC: Over The Scope Clip) aus Nitinol. Um teure Prototypen einzusparen, ist ein Analyse-Workflow aufgesetzt worden.

Zusammenfassung

Aufgabe

Die speziellen Funktionen und therapeutischen Effekte basieren auf den besonderen Material- und Designeigenschaften des OTSC-Systems. Das verwendete superelastische Nitinol ist bio- und MRI-kompatibel und somit auch dafür geeignet, als Langzeitimplantat im Körper zu verbleiben. Nitinol-Prototypen sind allerdings teuer und zeitaufwendig.

Lösung

Die Nitinol Materialeigenschaft wurden mit dem in Ansys Mechanical vorliegenden Materialgesetz abgebildet und zur Ermittlung der Montage- und Auszugskräfte verwendet. Durch Variation der konstruktiven Ausführung, der Materialcharakteristik oder auch der Reibwerte können verschiedene Montage und Applikationsszenarien analysiert werden.

Kundennutzen

Mit dem nun vorliegenden Analyse-Workflow kann der Entwicklungsprozess neuer Clip-Systeme maßgeblich verbessert und effizienter gestaltet werden.

Projektdetails

Aufgabe

Die Ovesco Endoscopy AG ist spezialisiert auf Medizinprodukte für die flexible Endoskopie und die endoluminale Chirurgie. Zu ihren innovativen Hauptprodukten gehören endoskopische Clip-Systeme (OTSC: Over The Scope Clip) für die Behandlung von gastrointestinalen Blutungen und für den endoskopischen Wandverschluss im Verdauungstrakt. Die speziellen Funktionen und therapeutischen Effekte basieren auf den besonderen Material- und Designeigenschaften des OTSC-Systems. Das verwendete superelastische Nitinol ist bio- und MRI-kompatibel und somit auch dafür geeignet, als Langzeitimplantat im Körper zu verbleiben. Vor allem die Montage des Clips im Endoskopiesystem sowie das Applizieren des Clips auf dem Gewebe erfordern höchste mechanische Zuverlässigkeit, um Unannehmlichkeiten während des chirurgischen Eingriffs beim Patienten zu vermeiden.

 


Nutzen für den Kunden

Mit dem nun vorliegenden Analyse-Workflow kann der Entwicklungsprozess neuer Clip-Systeme maßgeblich verbessert werden.

  • Kürzere Entwicklungszeit: Schnelle Aussage über wichtige Fragen der Aufspann-, Betätigungs- und Klemmkraft.
  • Kostenreduktion: Einsparung teurer Prototypen mit hochwertigem und teurem Material (Nitinol).
  • Zuverlässigkeit: Größere Fehlertoleranz beim Applizieren des Clips durch robustere konstruktive Ausführung und damit höhere Zuverlässigkeit beim operativen Einsatz.

Lösung

Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften als Formgedächtnislegierung wird Nitinol in der chirurgischen Medizintechnik gerne eingesetzt. Neben der speziellen Charakteristik des „sich Erinnerns an den Ausgangszustand“ zeichnet sich dieses Metall vor allem durch sein superelastisches Verhalten aus. Dadurch können extrem elastische Dehnungen ohne bleibende Verformungen ertragen werden. Diese Materialeigenschaft wurde mit dem in Ansys Mechanical vorliegenden Materialgesetz abgebildet und zur Ermittlung der Montage- und Auszugskräfte verwendet. Durch Variation der konstruktiven Ausführung, der Materialcharakteristik oder auch der Reibwerte zwischen Kontaktpartnern können verschiedene Montage und Applikationsszenarien im Rahmen einer nichtlinearen statischen Berechnung analysiert werden. Die Modellerstellung und Analyse erfolgten als Pilotprojekt zum Einstieg in die entwicklungsbegleitende Simulation.

 


Stellvertretender Leiter Technik Stuttgart

Produkt-Anwendungen im Projekt