PLA-Spritzguss Anspruchsvolle Verarbeitung - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

PLA-Spritzguss

Anspruchsvolle Verarbeitung

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Spritzgießen | Die Verarbeitung von Kunststoffen auf Basis von Polylactid (PLA) für resorbierbare Implantate stellt hohe Anforderungen an die Prozesstechnik. Spritzgießmaschinenhersteller Arburg und Biovision mit Sitz in Ilmenau haben die entsprechende Expertise.

Wegen ihrer Zähigkeit sind PLA-Kunststoffe anspruchsvoll in der Verarbeitung und erfordern entsprechendes Know-how im Spritzgießen“, erklärt Sven Kitzlinger aus der anwendungstechnischen Beratung Medizintechnik bei Arburg. „Das Material ist mit Anschaffungskosten von mehreren Tausend Euro pro Kilogramm recht kostspielig und zudem empfindlich gegenüber hohen Temperaturen und langen Verweilzeiten. Da sollte man keine Fehler beim Spritzgießen machen.“ Eine starke Scherung bei der Aufbereitung würde das Material ebenfalls schädigen und zu einem frühzeitigen Abbau im Körper führen.

„Für eine schonende Aufbereitung und kurze Verweilzeit verwenden wir daher eine spezielle 15-Millimeter-Schnecke mit verbreiterten Stegen und Chromnitrid-Beschichtung. Dadurch werden unerwünschte Belagbildung und Mikroverkrallungen zuverlässig vermieden“, so Kitzlinger. Arburg hat jahrzehntelange Erfahrungen in der Medizintechnik und Automation. Die modular aufgebauten Maschinen und Turnkey-Lösungen können, auch gemeinsam mit Partnern, auf die Anforderungen der Kunden zugeschnitten werden.
Auf den Technologie-Tagen 2016 demonstrierte Arburg mit einem elektrischen Allrounder 370 A die Verarbeitung des PLA-Werkstoffs Resomer L 210 S von Evonik. Die Reinraum-Maschine, ausgestattet mit einer Schließeinheit in Edelstahl-Ausführung, erfüllt Hygieneanforderungen entsprechend der ISO 13485, den Vorgaben der FDA sowie den GMP-Richtlinien. Ein Reinluftmodul der Klasse ISO 7 mit Ionisierung über der Schließeinheit stellt die saubere Atmosphäre im laufenden Produktionsbetrieb sicher. „Bei einem Schussgewicht von weniger als einem Gramm ist auch der Einsatz unseres Mikrospritzmoduls sinnvoll“, ergänzt Kitzlinger. Es kombiniert wahlweise eine 18- oder 15-mm-Schnecke zum Aufschmelzen des Materials mit einer 8-mm-Schnecke zum Einspritzen. „Dadurch ist eine kunststoffschonende Verarbeitung nach dem First-in-first-out-Prinzip gewährleistet und der Nachteil einer reinen Kolbeneinspritzung kompensiert“, so Kitzlinger.
Möglich sind Spritzgießen und additive Fertigung
Biovision mit Sitz in Ilmenau hat sich auf die Entwicklung und das Spritzgießen resorbierbarer Kunststoffe spezialisiert. Mit einem Allrounder 270 A und Mikromodul werden aus PLA unter anderem zwischen 25 und 60 mm lange Knochenstifte des Typs Polypin gefertigt, die in der Chirurgie zur Fixation von biomechanisch gering belasteten Frakturen Verwendung finden. Nach rund zwei Jahren ist das Implantat abgebaut.
Ein interessantes Anwendungsgebiet ist für Arburg darüber hinaus die additive Fertigung individualisierbarer Implantate, die sich genau auf den Patienten auslegen lassen. Der Freeformer von Arburg wurde für die additive Fertigung entwickelt, darauf lassen sich Standard-Kunststoffgranulate verarbeiten. Dass sich medizinisches PLA prinzipiell auch mit dem Freeformer verarbeiten lassen, war vor Kurzem auf den Technologie-Tagen 2017 zu sehen. Beispiele waren ein Gesichts- und ein Schädelknochen. Weitere Untersuchungen in diesem Bereich sollen nach Aussagen des Maschinenbauers mit Sitz in Loßburg folgen.
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