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Eine für Ohrpassstücke wesentliche Eigenschaft ist die verlässliche Haftung im Ohr, auch unter Anwesenheit von Schweiß, Cerumen und Kaubewegung. Mittels additiver Fertigung können Kunststoffoberflächen erzeugt werden, welche durch eine maßgeschneiderte Mikrotopographie verbesserten Halt im Gehörgang gewährleisten und ein unbeabsichtigtes Herausfallen verhindern.

Die Eigenschaften der modifizierten Oberflächen können mittels oszillierender Reibwertanalyse bestimmt werden, die oszillierende Anregung entspricht der Kaubewegung im Tragealltag. Aus diesen tribologischen Daten lässt sich der Übergang zwischen Haft- und Gleitreibung gegenüber einem Ohrmodell aus Silikon bestimmen. Diese beiden Zustände repräsentieren unmittelbar den funktionalen und den versagenden Zustand einer Otoplastik. Haftreibung entspricht hierbei dem stabilen Sitz im Ohr: Wenn die strukturierte Oberfläche am Ohrmodell haftet, kompensiert das Silikon die Auslenkung vollständig, es findet keine Relativbewegung zwischen den Kontaktpartnern statt. Setzt hingegen Gleitreibung ein, beginnt eine Relativbewegung – ein Zustand, der für eine Otoplastik mit einem Herausfallen aus dem Ohr gleichzusetzen ist. Die Versuche ermöglichen somit eine experimentelle Nachbildung der beiden Systemzustände: sicherer Halt versus beginnendes Versagen.

Zur Charakterisierung wurden oszillationstribometrische Messungen durchgeführt. Als Ohrmodell diente eine Silikonscheibe mit einer Härte von etwa 43 Shore A, welche die Haut des menschlichen Gehörgangs realitätsnah abbildet. Der Gegenkörper bestand aus einer 3D-gedruckten, mikrostrukturierten Kugel, die als Modell für eine additiv gefertigte Otoplastik dient. In der Untersuchung wurde der Gegenkörper mit einer konstanten Normalkraft von 1 N auf das Silikon gepresst, während die Amplitude im Test in inkrementellen Schritten erhöht wurde. Die sukzessive Vergrößerung der Anregungsamplitude führt schließlich zum Verlust des Haftkontakts.

Als Ergebnis findet man, dass der Reibungskoeffizient zunächst dem Anstieg der Amplitude folgt, was auf dominierende Haftreibung hindeutet. Ab einer Amplitude von 0,5 mm treten charakteristische Einbrüche der Reibung auf, die sich häufen, sobald die Amplitude weiter erhöht wird. Nach Durchlaufen einer Maximalreibung sinkt der Reibungskoeffizient wieder ab, was auf den Übergang in gleitdominierte Zustände hindeutet. Messungen an mikrostrukturierten Ohrpassstücken liefern unter trockenen Bedingungen kritische Amplituden von knapp 1 mm.

Mit der vorgestellten Analyse können nun die Haftfähigkeiten verschiedener, additiv gefertigter Otoplastiken systematisch untersucht werden. Die Ergebnisse liefern zentrale Erkenntnisse zur Optimierung der Oberflächenstrukturierung von Otoplastiken. Insbesondere lässt sich dies auch unter dem Einfluss von Schweiß und Cerumen betrachten. Dadurch lassen sich wertvolle Gestaltungshinweise für einen zuverlässigeren und patientenspezifisch besseren Halt auffinden.