Unlimited Tomorrow senkt mit Siemens und AWS die Kosten für Prothesen um 90 %

Eine einzige Gliedmaßenprothese für ein Kind kann Zehntausende von USD kosten, obwohl sie ihm in 12 bis 14 Monaten zu klein sein wird. Durch die Revolutionierung des Fertigungsprozesses hat Unlimited Tomorrow jedoch die Kosten für Prothesen drastisch gesenkt. Unlimited Tomorrow stellt hochfunktionale, personalisierte Gliedmaßenprothesen mithilfe einer Software her, die 3D-Scans in Designs für den 3D-Druck umwandelt. Mithilfe von Siemens-Anwendungen, die von Amazon Web Services (AWS) unterstützt werden, hat das Unternehmen seinen Fertigungsprozess weiter optimiert. Dadurch ermöglicht es Kindern und Erwachsenen auf der ganzen Welt einen besseren Zugang zu Prothesen, darunter zuletzt auch für Opfer des Krieges in der Ukraine.

Als Teenager entwarf Easton LaChapelle, Gründer von Unlimited Tomorrow, Robotergliedmaßen für wissenschaftliche Projekte. Im Jahr 2013 traf er ein junges Mädchen, das eine Armprothese trug, und sprach mit ihren Eltern über die extrem hohen Kosten – bis zu 80 000 USD – für eine Prothese, aus der sie bald herauswachsen würde.

Dieses Gespräch nahm LaChappelle zum Anlass, sein Unternehmen zu gründen. Seine Vision ist es, Menschen mit abweichenden oberen Gliedmaßen durch die Herstellung und leichte Zugänglichkeit hochwertiger, kostengünstiger bionischer Armprothesen zu stärken. Heute produziert Unlimited Tomorrow TrueLimb, eine hochfunktionale myoelektrische Armprothese, die vom Schaft bis zur Fingerspitze personalisiert ist. Die Prothese verfügt über einen atmungsaktiven, gut sitzenden Schaft mit über 30 Sensoren für eine intuitive, präzise Steuerung.

„Jede TrueLimb-Prothese ist in Bezug auf Form, Größe und Hautton personalisiert“, so LaChappelle. „Man kann sogar die TrueLimb-Fingernägel lackieren.“

Im Rahmen des Anpassungs- und Designprozesses verwendet Unlimited Tomorrow 3D-Scans über eine App und benutzerdefinierte Software. Diese App sammelt Fotos und Abmessungen von jedem Patienten, anhand derer eine eindeutige Kunden-ID erstellt wird. Sobald die Daten gesammelt wurden, entwirft Unlimited Tomorrow die Schäfte digital und verwendet 3D-Druck zur Herstellung des Schafts und einer maßgeschneiderten Gliedmaßenprothese.

Das Erstellen eines 3D-Modells des Schafts anhand eines 3D-Scans kann jedoch schwierig sein. Das Unternehmen probierte verschiedene Softwareoptionen für computergestütztes Design (Computer-Aided Design, CAD) aus, um diese Herausforderung zu meistern, doch die Lösungen entsprachen nicht der für die Ergebnisse erforderlichen Detailgenauigkeit und Komplexität. Deshalb tat sich Unlimited Tomorrow mit dem AWS-Partner Siemens zusammen, dessen Fachwissen und Software zur Entwicklung des digitalen Workflows beigetragen haben. 

Anerkennung: Unlimited Tomorrow

Unlimited Tomorrow verwendet das Xcelerator-Portfolio von Siemens einschließlich der Softwares NX™ für die Produktentwicklung sowie Teamcenter® X für das Produktlebenszyklusmanagement (PLM). Zusammen helfen diese Anwendungen Unlimited Tomorrow dabei, die virtuelle Darstellung der Produkte – auch bekannt als digitaler Zwilling – zu erstellen und zu verwalten. Das Ergebnis ist eine Lösung, die aus 3D-Scans Entwürfe generiert und verwaltet, die dann für den 3D-Druck verwendet werden können. 

„Mithilfe der NX-Technologie können wir die gescannten Daten von Kunden verarbeiten, um ein individuell angepasstes Glied zu erstellen“, sagte Matthew Landolfa, Mechanical Design Engineer bei Unlimited Tomorrow.

Die Integration zwischen CAD und PLM ist entscheidend für den Erfolg des digitalen Zwillings. Teamcenter X bietet die Integration in mehrere CAD-Anwendungen, unabhängig von der Quelle. Bei Unlimited Tomorrow umfasst dies Siemens NX sowie zusätzliche 3D-CAD-Software. Das Ergebnis: eine einzelne, einheitliche Baugruppe.

„Wir verwenden Siemens NX und Teamcenter X, um diese 3D-Scans in Schäfte umzuwandeln“, so LaChappelle. „Jedes Set aus Prothese und Schaft ist individuell gefertigt, sodass sie perfekt passen und der Größe der gegenüberliegenden Extremität der Person entsprechen.“

Zum Speichern und Verarbeiten der komplexen 3D-CAD-Dateien verwendet der Workflow Amazon FSx für Windows File Server. Amazon AppStream 2.0 bietet leistungsstarkes Streaming sowohl der NX- als auch der Teamcenter X-Anwendungen. Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) ist die Quelle der Rechenressourcen, während Elastic Load Balancing Teamcenter X dabei hilft, eine konsistente Hochverfügbarkeit zu erreichen.

LaChappelle ist davon überzeugt, dass AWS und Siemens das gesamte Vorhaben ermöglichen und unterstützen. „Der größte Mehrwert von AWS und Siemens besteht in der einfachen Integration der AWS-Backend-Datenbank in unsere mobile App und der Möglichkeit, die Daten auf sehr einfache Weise zu bearbeiten.“

Ein digitaler Workflow ermöglicht nicht nur eine effizientere Fertigung, sondern bedeutet auch, dass Unlimited Tomorrow Gliedmaßenprothesen zu einem Bruchteil – nur einem Zehntel – der Kosten herkömmlicher Prothesen herstellen kann. Dadurch können Kinder im Laufe ihres Wachstums neue Prothesen erhalten. Wenn ein Kunde aus einer Prothese herauswächst, kann er es zum Recycling an Unlimited Tomorrow zurückschicken und dann neue Abmessungen für ein neue Prothese vornehmen lassen, die er nach ein paar Wochen erhält.

Als 2022 der Krieg in der Ukraine ausbrach, stellte LaChapelle fest, dass viele der Verletzten Gliedmaßen verloren hatten. Zu diesem Zeitpunkt begann Unlimited Tomorrow Global Initiative, die gemeinnützige Abteilung von Unlimited Tomorrow, Geld für die Herstellung und den Versand von Armprothesen an Überlebende zu sammeln, ohne dass diesen Kosten entstehen. Siemens und Singularity Group, ein Innovationsunternehmen, das davon überzeugt ist, dass Technologie und Unternehmergeist die größten Herausforderungen der Welt meistern können, unterstützen die Bemühungen vor Ort.

LaChappelle meinte dazu: „Die Ukraine ist ein vom Krieg zerrüttetes Land mit wenig Infrastruktur. Doch wir sind in der Lage, einzigartige bionische Prothesen sehr effizient zu scannen, anzupassen und zu liefern, sodass wir Amputierten in verwüsteten Gebieten schnell helfen können.“

Der Zukunft von Unlimited Tomorrow scheinen so gut wie keine Grenzen gesetzt. LaChappelles Vision ist es, Marktführer im Bereich der Technologie menschlicher Augmentation zu sein, um Lösungen zu entwickeln, die bisher für unmöglich gehalten wurden. Solche Produkte reichen von Wearables bis hin zu Exoskeletten.

Unlimited Tomorrow konzentriert sich auch auf Machine Learning (ML), virtuelle Realität (VR) und künstliche Intelligenz (KI), um bei der Entwicklung einer breiteren Produktpalette, einschließlich Muskelmodellierung, zu helfen. „Ich freue mich sehr, Daten bereits heute richtig aufbereiten zu können, sodass wir ihren Wert in Zukunft wirklich nutzen können“, sagte LaChappelle.