Modellierung in der Biomechanik umfasst beides, den Aufbau physischer Simulatoren und die Erstellung numerischer Simulationsmodelle.Unsere physischen Simulatoren reichen von einfachen Setups zur Materialtestung unter physiologisch relevanten Randbedingungen, über weniger konventionelle Aufbauten zur Strukturtestung, z.B. von Implantatsystemen oder Gewebe- und Organäquivalenten bis hin zu komplexen anatomischen Simulatoren, z.B. der Schulter oder der Wirbelsäule. 

Die Computersimulation umfasst sowohl die Modellierung des Materialverhaltens als auch die Simulation ganzer anatomischer Strukturen.Zur Realisierung der Modellierung des meist nicht-linearen, anisotropen Materialverhaltens biologischer Materialien und Strukturen werden kontinuumsmechanische Modelle (top-down) oder detaillierter Strukturmodelle (bottom-up) verwendet. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Berücksichtigung  verschiedener relevanter Längenskalen.Um das kinematische Verhalten passiver anatomischer Strukturen zu untersuchen, entwickeln wir FEM-Modelle. Zur Klärung klinischer Fragestellung kommen oftmals komplexe, inverskinematische oder vowärtskinematische Mehrkörpersimulationsmodelle zum Einsatz.

Die Simulationsmodelle werden je nach Fragestellung mit Hilfe experimenteller Prüfungen in unserem akkreditierten Prüflabor, mittels funktioneller in vitro Tests mit dem Industrieroboter oder in vivo im Ganglabor validiert/verifiziert .

• FE-Simulationen am menschlichen, patientenspezifischen Kniemodell
• Modellierung von weichen biologischen und biomedizinischen Materialien und Strukturen mittels FEM
• Multibody-Modelle auf Basis openSim

In Zusammenarbeit mit unseren Partnern aus Industrie und Forschung entwickeln wir Medizinprodukte in all unseren Geschäftsfeldern. Unsere Kompetenzen reichen vom ersten Prototyping und der Vorentwicklung bis hin zur Analyse von ausgereiften Produkten sowie der Entwicklung von Testmethoden und deren klinischen und technischen Validierung. Diese Testmethoden werden zur Design-Verfikation von Medizinprodukten eingesetzt.

• Statische und dynamische Prüfung
• Kinematische und dynamische Tests mit Kuka-Industrieroboter
• Optische Dehnungsanalysen
• Bewegungsanalysen / Ganglabor
• Durchführung klinischer Studien (feasibility- / usability-Studien)

Unsere Kernkompetenz liegt in der Entwicklung von Testaufbauten und Testprozeduren sowie Analysemethoden zur mechanischen Charakterisierung von biologischen oder biomedizinischen Materialien und Strukturen. Dies können Implantatmaterialien (z.B. Textilien) oder Implantatsysteme (z.B. Dental Implantatsysteme, Knieimplantate, etc.) sein, aber auch biologische Gewebe (z.B. Sehnen, Knochen) und biologische Strukturen (z.B. Knie, Schulter). Unsere Labor-Akkreditierung nach ISO 17025:2017 Typ C erlaubt es uns, diese Kompetenz nicht nur in der Forschung, sondern auch zur Verifikation von Medizinprodukten einzusetzen. Damit leisten wir einen wertvollen Beitrag zum Nachweis der Sicherheit und Wirksamkeit der Medizinprodukte unserer Industriepartner.

• Digital Image Correlation zur Analyse von lokalen Deformationen, insbesondere inhomogenen Deformationsmustern oder lokalen Dehnungskonzentrationen
• Entwicklung von nicht-konventionellen Setups, die die physiologischen Last- und Randbedingungen abbilden können (z.B. Inflationstests)
• Standard-Materialcharakterisierung durch uniaxiale oder biaxiale Zugversuche
• Roboter-basierte kinetische und kinematische Tests an Humanpräparaten

• Experimentelle Untersuchungen für Endoprothesen, Dental- und Rückenimplantate, Traumatologie-Produkte und Instrumente im Rahmen der Akkreditierung nach ISO 17025.1
• Material- und Strukturtests an weichen biologischen und biomedizinischen Geweben oder Implantaten
• Biomechanische Funktionsmodelle wie muskulär aktivierte, physiologische Schulter- oder Wirbelsäulensimulation