Prothesenfuß aus SEBS: Werkstoffe, Leistung und Fertigung für anspruchsvolle orthopädische Anwendungen

Die Werkstoffwissenschaft in der orthopädischen Medizin befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel, angetrieben von der Notwendigkeit, hervorragende biomechanische Leistung mit einer immer stärkeren Individualisierung der Hilfsmittel zu verbinden.

In diesem Zusammenhang wird SEBS zur technischen Referenzlösung für kritische Bauteile in Hochleistungssystemen für den Prothesenfuß.

Die Abkürzung SEBS steht für Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol, ein thermoplastisches Elastomer aus der Familie der Styrol-Blockcopolymere.

Corti Srl fertigt aus SEBS die Dämpfungskeile des Prothesenfußes ROADWALKINGIIHP von Roadrunnerfoot Engineering, einem italienischen Unternehmen, das auf die Entwicklung fortschrittlicher orthopädischer Hilfsmittel spezialisiert ist. Es ist ein kleines, fast unsichtbares Bauteil, das die Qualität des Gangs der Prothesenträger entscheidend beeinflusst.

In diesem Artikel betrachten wir den konkreten Anwendungsfall: warum SEBS der ideale Werkstoff für die Keile des Prothesenfußes ist, wie die Keile im Spritzgießverfahren hergestellt werden und welchen Nutzen sie dem Anwender bringen.

Warum der Werkstoff bei einem Hochleistungs-Prothesenfuß den Unterschied macht

Ein Prothesenfuß ist kein statisches Objekt. Während des Gangzyklus werden seine Bauteile tausendfach zyklisch belastet, unter anderem durch Druck beim Fersenaufsatz, Torsion in der Standphase und Schub in der Abstoßphase.

Die Wahl des geeignetsten Werkstoffs für Dämpfungsbauteile ist daher nicht nebensächlich, sondern entscheidend für eine zuverlässige, stabile und dauerhafte mechanische Reaktion.

SEBS als Prothesenwerkstoff: von der Chemie zur Leistung im Einsatz

SEBS ist ein thermoplastisches Blockcopolymer-Elastomer (TPE-S). Die Styrolsegmente sorgen für Steifigkeit und mechanische Festigkeit, die Ethylen-Butylen-Blöcke für Elastizität und Flexibilität.

Das Ergebnis ist ein Werkstoff, der sich bei Raumtemperatur wie vulkanisierter Gummi verhält und dabei die typische Verarbeitbarkeit von Kunststoffen behält, ein entscheidender Vorteil für das Spritzgießen.

Jede physikalische Eigenschaft des Werkstoffs ist auf bestimmte Anforderungen der orthopädischen Anwendung abgestimmt, wie die folgende Tabelle zeigt.

Dank seiner Eigenschaften eignet es sich auch für anspruchsvolle Einsätze wie bei den XIV. Paralympischen Winterspielen Milano Cortina 2026, wo niedrige Temperaturen, hohe Geschwindigkeiten und schnelle Gefällewechsel die Leistung der Prothesenbauteile stark fordern.

Der Vergleich mit herkömmlichen Elastomerwerkstoffen zeigt seine Vorteile noch deutlicher. PVC zum Beispiel braucht Weichmacher, um die nötige Flexibilität zu erreichen. Darunter sind oft Phthalate, Stoffe, die mit der Zeit an die Kontaktflächen wandern. Latex bietet zwar eine gute Anfangselastizität, hat aber andere Grenzen: Neben dem Risiko allergischer Reaktionen altert es unter zyklischer mechanischer Belastung schneller.

SEBS überwindet diese Grenzen dank seiner Molekularstruktur, die Zuverlässigkeit, gleichbleibende Leistung und Sicherheit über die Zeit gewährleistet.

In den folgenden Abschnitten zeigen wir, wie sich durch Anpassung der Werkstoffhärte Komfort, Leistung und Wohlbefinden des Anwenders optimieren lassen.

Weiterführend: Einen vollständigen Überblick über die technischen Eigenschaften von SEBS bietet unser Artikel SEBS im Überblick: technische Eigenschaften und Anwendungen

SEBS, EVA und TPU im Vergleich: welcher Werkstoff für einen Prothesenkeil

Nach den Vorteilen von SEBS gegenüber herkömmlichen Werkstoffen vergleicht die folgende Tabelle seine Leistung mit zwei modernen Werkstoffen für Dämpfungsbauteile: EVA (Ethylenvinylacetat) und TPU (thermoplastisches Polyurethan).

SEBS erweist sich als besonders ausgewogene Lösung, weil es eine höhere Rückprallelastizität als EVA mit einer höheren thermischen Stabilität als TPU verbindet.

Auch bei der Nachhaltigkeit des Prozesses ist es oft im Vorteil: Alle drei Werkstoffe sind Thermoplaste und damit theoretisch recycelbar, in der Praxis kann die Rückgewinnung von EVA und TPU aber je nach Werkstoffstruktur und Fertigungsprozess schwieriger sein. SEBS dagegen lässt sich leichter wieder aufschmelzen und wiederverwenden und trägt so zur Verringerung von Produktionsabfällen bei.

Der Prothesenfuß und die Rolle des SEBS-Keils

Der ROADWALKINGIIHP ist ein Prothesenfuß der Mobilitätsklasse K4 für Anwender mit hoher Mobilität. Die Struktur des Hilfsmittels kombiniert vier Laminate aus Kohlefaser, die in Autoklavzyklen aus der Luftfahrt gefertigt werden, mit drei Bodenkontaktpunkten.

Diese einzigartige Konfiguration erreicht in einigen Keilvarianten eine Energieeffizienz von bis zu 70 %, einer der höchsten Werte in dieser Prothesenkategorie.

In dieser Konstruktion erfüllen die von Corti Srl aus SEBS gefertigten Dämpfungskeile eine grundlegende biomechanische Aufgabe: Sie dämpfen den Stoß beim Fersenaufsatz (heel strike) und geben in der Abstoßphase kontrolliert Energie zurück.

Die Fähigkeit von SEBS, kinetische Energie aufzunehmen und schrittweise zurückzugeben, entlastet die verbliebenen Gelenke des Anwenders und maximiert gleichzeitig die elastische Rückstellung der Kohlefaserlaminate.

Ohne einen Dämpfungskeil mit passenden Eigenschaften könnte selbst das beste Kohlefaserlaminat sein Potenzial nicht voll entfalten.

In diesem Sinne ist der SEBS-Keil das Bindeglied zwischen der Biomechanik des Anwenders und der Technik des Hilfsmittels: Er hilft, die Leistung der Werkstoffe in eine effiziente, stabile und natürliche Bewegung umzusetzen.

Weicher oder harter Keil: Anpassung an das Gewicht des Patienten

Eine der innovativsten Eigenschaften des Prothesenfuß-Systems sind die zwei Varianten des SEBS-Keils: der Wedge soft (weicher Keil) und der Wedge hard (harter Keil).

Die Wahl des Keils richtet sich nach dem Gewicht des Anwenders, damit die mechanische Reaktion unabhängig vom Körperbau gleichbleibend und optimal ist.

Wichtig ist: Die Anpassung des Keils wirkt sich nicht nur auf die sportliche Leistung aus. Eine Prothese, die Gewichtsunterschiede nicht richtig ausgleicht, kann Asymmetrien beim Gehen, Haltungsprobleme und chronische Rückenschmerzen verursachen.

Die Optimierung des Systems Kohlefaserlaminat – SEBS-Keil ergibt eine Last-Durchbiegungs-Kurve, die die physiologische Funktion des menschlichen Fuß-Sprunggelenk-Komplexes genau nachbildet und das gesunde Bein langfristig vor degenerativer Überlastung schützt.

Wie Corti Srl die SEBS-Keile fertigt: Spritzgießen

Die SEBS-Keile werden im Spritzgießverfahren hergestellt. In diesem Fall umfasst der Fertigungsablauf:

• CAD-Modellierung der Keilgeometrie, optimiert anhand der Kraftvektoren des Gangzyklus, die Roadrunnerfoot mit einer Ganganalyse ermittelt hat.
• Werkstoffvorbereitung mit Trocknung des SEBS-Granulats, mit Parametern, die Strukturfehler verhindern.
• Einspritzen bei kontrollierter Temperatur zwischen 160 °C und 220 °C, mit Parametern, die einen homogenen Werkstoff sichern.
• Kontrollierte Abkühlung, um innere Spannungen und Verformungen nach dem Entformen zu vermeiden.
• Manuelles Entgraten und abschließende Qualitätskontrolle, mit gezielten Prüfungen der für die Gangbiomechanik kritischen Toleranzen.

Schließlich überwachen Industrie-4.0-Systeme laufend die Fertigungsparameter des Keils und sichern gleichmäßige Elastizität, wiederholbare Chargen und optimale Qualität für die Gangbiomechanik. Bei einer Anwendung, die die Lebensqualität des Anwenders direkt beeinflusst, ist dieses Maß an Kontrolle unverzichtbar.

Weiterführend: Einen vollständigen Überblick über unsere Fertigungsverfahren bietet die Seite Alle Verfahren von Corti Srl

Ein Anwendungsfall, der neue Möglichkeiten eröffnet: wo sich derselbe Ansatz anwenden lässt

Dieses Projekt zeigt, dass SEBS eine konkrete technische Lösung für Anwendungen ist, die Langzeitstabilität, keine Migration von Zusätzen und eine vorhersehbare mechanische Reaktion erfordern. Corti Srl verarbeitet SEBS in sehr unterschiedlichen Bereichen.

Die ölfreie Rezeptur zum Beispiel sorgt nicht nur für die Haftung zwischen Prothesenkeil und Kohlefaserlaminat: Sie wird auch bei der Fertigung von Möbelfüßen für empfindliche Oberflächen eingesetzt, etwa unbehandeltes Parkett, Teppichböden und helle Teppiche. Dort sorgt das Fehlen migrierender Weichmacher dafür, dass mit der Zeit keine Ränder, Rückstände oder Flecken entstehen, ein Schutz, den keine zusätzliche Oberflächenbehandlung bieten kann.

Weitere Anwendungsbeispiele:

• Dichtungen und flexible Bauteile für medizinische und parapharmazeutische Geräte
• Dämpfungselemente für professionelle Sportausrüstung
• Griff- und Ergonomiebauteile für chirurgische und Rehabilitationsinstrumente
• Kratzfeste Füße und Auflagen für Möbel, empfindliche Böden und unbehandelte Oberflächen
• Schutzbeschichtungen im Automobil- und Elektronikbereich, wo thermische Stabilität entscheidend ist

Für maßgeschneiderte Lösungen aus SEBS kontaktieren Sie uns. Unser technisches Team unterstützt Sie gerne bei der Auswahl und Entwicklung der passenden Lösung für Ihre Anforderungen.

Ein Beitrag der technischen Abteilung von Corti Srl

FAQ

Was ist SEBS und warum wird es in Prothesenfüßen verwendet?

SEBS ist ein biokompatibles thermoplastisches Elastomer, das Elastizität und Form auch nach Tausenden von Nutzungszyklen beibehält und sich daher ideal für Dämpfungsbauteile in Prothesenfüßen eignet. Seine Styrol-Blockstruktur sorgt für thermische Stabilität von -50 °C bis +125 °C und ist vollständig frei von Phthalaten und Latex. Diese Eigenschaften sind entscheidend für Hilfsmittel, die lange mit dem Körper in Kontakt sind und auch unter extremen klimatischen Bedingungen zuverlässig funktionieren müssen.

Was ist der Unterschied zwischen weichem und hartem SEBS-Keil?

Der weiche Keil wird für leichtere Anwender verwendet, der harte Keil für schwerere. Die Wahl ist technisch und nicht subjektiv, denn sie bestimmt langfristig die Gesundheit der Gelenke und die Qualität des Gangs. Ein Keil, der nicht zum Gewicht des Patienten passt, kann chronische Rückenschmerzen und Gelenkprobleme verursachen, wenn er zu weich ist, oder Asymmetrien beim Gehen, wenn er zu hart ist.

Warum ist SEBS für einen Prothesenkeil besser als EVA oder TPU?

SEBS vereint die Vorteile, die EVA und TPU jeweils einzeln bieten: höhere Rückprallelastizität als EVA und höhere thermische Stabilität als TPU, und es kann je nach Bedarf des Anwenders in verschiedenen Härten formuliert werden. EVA neigt unter lang anhaltender zyklischer Last zum Zusammensacken, TPU wird bei Minustemperaturen steif; SEBS überwindet beide Grenzen dank seines molekularen Aufbaus.

Ist SEBS für Anwendungen mit Körperkontakt sicher?

Ja. SEBS ist von Natur aus biokompatibel und frei von PVC, Latex und Phthalaten. Die von Corti Srl verwendete ölfreie Rezeptur schließt zudem jede Migration von Weichmachern an die Kontaktflächen mit dem Körper aus und sichert langfristige chemische Stabilität.

Wie fertigt Corti Srl einen SEBS-Keil?

Corti Srl fertigt die Keile im Spritzgießverfahren. Die Fertigung beginnt mit der CAD-Modellierung, geht weiter mit Vorbereitung und Trocknung des Granulats und dem Einspritzen bei kontrollierten Temperaturen (160–220 °C) und endet mit der Qualitätskontrolle mit Toleranzen im Millimeterbereich. Jede Charge wird mit Industrie-4.0-Systemen überwacht, um Wiederholbarkeit, vollständige Rückverfolgbarkeit und optimale Qualität zu sichern.

Wird SEBS nur für Prothesen verwendet?

Nein. Dank seiner Eigenschaften ist SEBS in vielen anderen Bereichen nützlich. Corti Srl verwendet es zum Beispiel für Möbelfüße in ölfreier Rezeptur, bei denen das Fehlen von Weichmachern Ränder auf unbehandeltem Parkett, Teppichböden und hellen Teppichen verhindert. Weitere Anwendungen sind medizinische Dichtungen, Dämpfungsbauteile für Sportausrüstung und Schutzbeschichtungen im Automobilbereich.