Voortgangsrapportage 3D hoefbeslag - december 2020

No feet, no horse!

Gezonde voeten zijn essentieel voor een paard, voor het welzijn en de gezondheid op korte én lange termijn.

Vooral bij paarden met afwijkingen aan één of meer benen is een precies aangemeten hoefbeslag van groot belang. Zelfs een minimale afwijking in de hoefstand kan leiden tot kreupelheid wat pijn, een vermindering in welzijn, en, in het uiterste geval, euthanasie tot gevolg kan hebben. 

Alhoewel er continu vooruitgang is op gebied van het traditionele hoefbeslag, is het niet altijd mogelijk om een paard te voorzien van het juiste beslag. Dit omdat het óf niet mogelijk is om de nodige precisie aan te brengen aan een ijzer dat op de gebruikelijke manier in vorm wordt gebracht, óf omdat het hoorn van de hoef een genageld ijzer niet aan kan. Het doel van het onderzoek is te verkennen of 3D printtechniek toegevoegde waarde kan hebben als het gaat om paarden die baat hebben bij therapeutisch en/of orthopedisch hoefbeslag. Omdat te bepalen zijn er feitelijk 4 hoofdvragen:

• Is het technisch mogelijk om een 3D geprint beslag bij een paard aan te meten?
• Wat is het effect van 3D geprint hoefbeslag op de drukverdeling in de hoef?
• Wat is het effect van 3D geprint hoefbeslag op het bewegingspatroon van het paard?
• Hoe zijn de slijtagekarakteristieken van het 3D geprinte hoefbeslag en is dit voldoende duurzaam t.o.v. traditioneel beslag?

Het principe van aanmeten van 3D geprint hoefbeslag bij het paard 

Eerst worden de hoeven bekapt, waarna de voet wordt gescand met behulp van een speciaal ontworpen camera, de ARTEC 3D-scanner. De firma 4C heeft deze scanactiviteiten verzorgd.

Vanuit de vorm en afmetingen van elke hoef wordt vervolgens in een tekenprogramma de hoefschoen ontwikkeld dat de basis vormt voor het printen van het hoefbeslag door de 3D-printer. Op aanwijzingen van het onderzoeksteam heeft de firma Protospace het designen en printen van het hoefbeslag verzorgd

Het beslag is 2 dagen na het scannen van de hoeven gereed waarna het bij de paarden aangebracht kan worden door de hoefsmid met behulp van een speciale lijm. Deze lijm heeft 3 tot 5 minuten nodig om te drogen, na het drogen kan de hoef weer op de grond gezet worden en kan het paard het zojuist aangebrachte 3D geprinte beslag belasten. Na aanbrengen blijven de hoefschoenen prima zitten en raken niet vroegtijdig los van de hoef.

Voortgang van het onderzoek tot nu toe (december 2020)

De eerste praktische uitvoering is gedaan in december 2019 toen 2 paarden 3D geprint hoefbeslag aangemeten en aangebracht hebben gekregen met aansluitend de metingen voor wat betreft drukanalyse in de voet, bewegingsanalyse en slijtage van het beslag. Een tweede ronde met dezelfde 2 paarden werd gestart in maart 2020. Tot dat moment verliep het onderzoek dan ook voorspoedig. Toen medio maart 2020 de Coronacrisis uitbrak, werden in verband met de regelgeving binnen de Universiteit van Utrecht bepaalde typen onderzoek noodgedwongen stilgelegd, zo ook, helaas, dit onderzoek.

Gelukkig werd het onderzoek in juni 2020 weer opgepakt en zal het naar verwachting eind februari 2021 afgerond worden.

De technische kant van 3D printen

Samenvattend is de ontwikkeling tot nu toe als volgt:

Onderstaande foto toont het 1e paard direct nadat het 3D geprinte hoefbeslag aangebracht was, een primeur in Nederland! Hieruit kon geconcludeerd worden dat de techniek rondom het scannen van de hoef, het 3D printen van het hoefbeslag en het aanbrengen hiervan technisch en procesmatig gelukt was.

Drukplaatanalyse

Tijdens de drukplaatanalyse lopen de paarden in zowel stap- als draf over de drukplaat en wordt de druk in beide voorvoeten gemeten. De resultaten van de drukplaatanalyse voor de twee paarden met 3D hoefbeslag lieten zien dat de drukverdeling gedurende de beslagperiode nagenoeg constant bleef.

Bewegingsanalyse

Tijdens de bewegingsanalyse is bij beide paarden de beweging van het hoofd, schoft en bekken gemeten vanaf het moment van aanbrengen tot 7 weken na aanbrengen van het 3D geprinte hoefbeslag. Het bleek dat na het aanbrengen van het 3D geprinte hoefbeslag er geen noemenswaardige veranderingen zichtbaar in de wijze waarop de paarden zich voortbewegen. 

Slijtagekarakteristieken

Tijdens de eerste testfase bleek dat de paarden het 3D geprinte beslag vrij snel verslijten. Na 4 weken was een deel van het hoefbeslag volledig doorgesleten. Met name dit aspect van het onderzoek verdiende op dat moment aandacht en moest verbeterd worden.

Vervolgens werd besloten het draaggedeelte van de hoefschoen 4 mm dikker te maken (de totale dikte werd 12 mm) en dit gedeelte in 2 kleuren te printen van alternerend 1mm dik met het idee dat het langer zou duren voordat het beslag compleet doorgesleten was en het slijtageproces beter opgevolgd zou kunnen worden. En dit bleek inderdaad het geval: na aanbrengen van een nieuwe hoefschoen met een dikker draaggedeelte duurde het nu 8 weken totdat een deel volledig doorgesleten was.

Conclusie

• Technisch en procesmatig is het mogelijk 3D geprint hoefbeslag te maken en aan te brengen.
• 3D geprint hoefbeslag blijft een volledige beslagperiode goed zitten en raakt niet vroegtijdig los
• De drukverdeling in de hoef verandert niet noemenswaardig gedurende de periode dat het beslag onder de hoef zit
• 3D geprint hoefbeslag hindert een paard niet in de manier van voortbewegen
• Als het draaggedeelte van het 3D geprint hoefbeslag voldoende dik geprint wordt, blijft deze intact gedurende een normale beslagronde (6-8 weken)

Het vervolg

Verdergaande metingen t.a.v. drukverdeling, bewegingsanalyse en slijtage van het traditionele beslag en het 3D geprinte beslag zijn momenteel gaande. Deze metingen zullen uitgevoerd worden aan nog 6 paarden. Vanuit de gegeneerde data kan dan verdere analyse uitgevoerd worden waarna deze in een wetenschappelijk artikel gepubliceerd zullen worden.

Zonder verdere tegenslagen (te denken aan beperkingen t.g.v. Corona) kan het project eind februari 2021 afgerond worden.

3D geprint hoefbeslag in de media!

In december werd de eerste 3D geprint hoefbeslag bij een paard een feit. Een kort artikel hierover werd geplaatst op de nieuwssite van de Universiteit Utrecht en werd het meest gelezen bericht van de hele universiteit in geheel 2019! 

Verschillende media hebben dit bericht opgepikt, waaronder het AD, Bit Magazine, horses.nl, de hoefslag, Utrecht nieuws, De Gelderlander, De Stentor, InnovationOrigins.com, Levendehave.nl en horsetags.be.

Daarnaast is er een artikel verschenen in het blad VetScience.

Een kijkje achter de schermen hoe het onderzoek in zijn werk gaat? Bekijk het in de video!

Met heel veel dank aan alle partners en donateurs voor hun bijdrage en steun aan dit onderzoek!