3D-gedrucktes Titan verbessert Hörgeräte

3D-Druck

Titan-Hörgeräteschalen kommen serienmäßig aus dem Drucker

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3D-Druck | Aus der Hörgeräteproduktion ist die generative Fertigung nicht mehr wegzudenken. Neu daran ist der serienmäßige Einsatz von Titan für die Hörgeräteschale. Das Material ist 15 Mal widerstandsfähiger als Acryl und ermöglicht es, besonders kleine und robuste Im-Ohr-Hörgeräte herzustellen.

Leo den Hartog
Phonak, Stäfa/Schweiz

Für Hörgerätehersteller gehört der Einsatz von 3D-Druckern seit vielen Jahren zur Routine. Das Unternehmen Phonak mit Hauptsitz bei Zürich war eines der ersten weltweit, das die Technologie für seine Fertigung einsetzte. Bereits Anfang der Jahrtausendwende begann der Schweizer Hersteller, die Schalen von Im-Ohr-Hörgeräten und später auch die diversen Ohrpassstücke für Hinter-dem-Ohr- und Receiver-In-Canal-Hörgeräte generativ zu produzieren.

Der 3D-Druck ermöglicht es, die Form der Schalen auf die unterschiedlichen Gehörgänge und den Hörverlust abzustimmen. Hersteller profitieren auch von der Reproduzierbarkeit in der Fertigung und können Geräteschalen auf der ganzen Welt mit demselben Qualitätsstandard anbieten. 3D-Druck erlaubt zudem eine Präzision, die manuell nicht zu erreichen wäre. Daher konnten Hörgeräte mit immer dünneren Schalenwänden immer kleiner gebaut werden.

Mit Titan aus dem Drucker werden Geräte kleiner

Doch für Produkte aus dem Standardmaterial Acryl sind Schalen unter 0,4 mm Dicke nicht realisierbar. Sie würden brechen. Phonak arbeitete daher bereits seit Jahren an der Idee, an dieser Stelle Titan zu verwenden, da es besonders leicht, widerstandsfähig und vielseitig ist. Der Werkstoff Titan ermöglichte es, Hörgeräte herzustellen, deren Schale nur halb so dick ist wie die herkömmlichen Schalen aus Acryl. Das kommt dem gesamten Gerät zu Gute, das dadurch noch kleiner werden kann.

Auch Menschen mit kleinem Gehörgang werden versorgt

Die Virto-B-Titanium genannten Hörgeräte mit gedruckter Im-Ohr-Schale bietet Phonak seit dem Frühjahr 2017 an. Sie sitzen wegen ihrer geringen Größe sehr diskret im Ohr. Die Anpassrate für Invisible-in-the-Canal(IIC)-Geräte konnte hier beispielsweise um 64 % gesteigert werden – so können auch Menschen mit einem solchen Hörgerät versorgt werden, die aufgrund ihres kleinen Gehörgangs bislang keines tragen konnten. Darüber hinaus ist das Hörgerät wesentlich stabiler als bisherige Hörgeräte mit einer Kunststoff-Schale.

Wenn eine Hörgeräteschale mit 3D-Drucker hergestellt wird, sind viele Schritte unabhängig vom Material Acryl oder Titan ähnlich. In beiden Fällen werden die manuell entnommenen Silikonabdrücke des Gehörgangs per Laser gescannt und digital am Bildschirm bearbeitet. Anschließend wird die Schale Schicht für Schicht gedruckt und aufgebaut. Während für den Acryldruck die DLP-Technologie (Digital Light Processing) verwendet wird, kommt beim Titandrucker die so genannte SLM-Technologie (Selective Laser Melting) zum Einsatz: Das harte Titanpulver wird unter einer Schutzatmosphäre Schicht für Schicht mit einem Laser in die richtige Form geschmolzen.

Titangehäuse aus dem Drucker wird speziell nachbearbeitet

Für SLM werden deutlich größere und komplexere Produktionsmaschinen und Prozesse benötigt. Die Technik konnte daher erst eingeführt werden, als feststand, dass sie tatsächlich realistisch umsetzbar war. Für die Oberfläche des mit SLM verarbeiteten Titans ist darüber hinaus eine spezielle Bearbeitung erforderlich, die Phonak für seine Zwecke selbst entwickelt hat. So wird eine zuverlässig hohe Qualität erreicht, die sich für den Gehörgang eignet.

Doch auch im Inneren des Geräts hat sich einiges verändert. Die Elektronik wurde um 60 % verkleinert. Dieses sowie die dünnere Ausführung der Schale schaffte mehr Platz im Gerät. Somit kann das Gerät entweder deutlich kleiner entworfen werden – oder der gewonnene Raum wird genutzt, um die Belüftung oder das Power-Level zu variieren, was Spielraum bei der Akustik lässt.

Titan bringt jedoch auch eine Einschränkung mit sich. So ist die klassische Wireless-Technologie, mit der sich Hörgeräte ganz unkompliziert mit anderen Geräten wie Fernseher oder Smartphone verbinden lassen, zumindest auf dem heutigen Entwicklungsstand nicht möglich. Der Grund: Titan dichtet ab und lässt elektromagnetische Wellen nicht durch. Aus diesem Grund wird das Hörgerät bislang ohne Wireless-Spule in den Formfaktoren IIC und CIC angeboten.

Titan-Hörgerät setzt Grenzen beim Streaming

Wegen der eingeschränkten Konnektivität wird Titan dem Werkstoff Acryl in naher Zukunft wohl nicht den Rang bei den Hörgeräten ablaufen. Der Großteil der Anwender nimmt das Hörgerät aus Titan aufgrund seiner diskreten Form sehr gut an. Dennoch gibt es Kunden, die viel Wert auf Streaming legen und dafür auch ein größeres Gerät in Kauf nehmen.

Das Schweizer Unternehmen Phonak arbeitet jedoch bereits an Weiterentwicklungen. So wurden auch bei den Acrylmaterialien seit ihrer Einführung 2001 viele Fortschritte und Verbesserungen gemacht. Den gleichen Weg hat Titan noch vor sich: Die Technologie birgt für die kommenden Jahre viel Potenzial.


Weitere Informationen

Die Geschichte von Phonak beginnt mit der 1947 in Zürich gegründeten „AG für Elektroakustik“. Neben den Geräten aus Titan gehört zu den jüngeren Entwicklungen der Schweizer die „Kontaktlinse fürs Ohr“, ein Hörgerät, das kurz vor dem Trommelfell sitzt und über mehrere Monate dauerhaft getragen wird.

www.phonak.com

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