Patientinnen, die ihre Brust durch eine Erkrankung wie zum Beispiel Brustkrebs verloren haben, können diese heute dank Implantaten dauerhaft und kosmetisch unauffällig rekonstruieren lassen. Die heute üblichen Silikonimplantate rufen jedoch nicht selten Abwehrreaktionen des Körpers hervor und können im schlimmsten Fall sogar reißen. Inzwischen werden aber auch andere Implantate entwickelt: aus einer Polymerstruktur, die eine Brustrekonstruktion aus Eigengewebe der Patientinnen ermöglicht. Eine Produktionsanlage, auf der solche Implantate im 3D-Druck automatisiert hergestellt werden können, entwickeln Mitarbeiter des Aachener Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT gemeinsam mit der Bellaseno GmbH.
Wenn das Implantat weg ist, besteht die Brust aus Eigengewebe
Das Leipziger Unternehmen nutzt für seine Brustimplantate eine Polymerstruktur, die nach der Implantation von körpereigenen Zellen besiedelt werden kann. Das implantierte Material wird vom Körper innerhalb von zwei Jahren vollständig abgebaut. Dann besteht die rekonstruierte Brust der Patientinnen wieder komplett aus Eigengewebe.
Um die resorbierbaren Implantate im 3D-Druck-Verfahren herzustellen, sind heute noch viele manuelle und damit auch fehleranfällige Produktionsschritte erforderlich. Die vollautomatisierte Produktionsanlage soll es ermöglichen, den gesamten Herstellungsprozess der Implantate kontrollierter, effizienter und kostengünstiger zu gestalten – ein industriell einsatzfähiger Prototyp soll innerhalb der kommenden drei Jahre entstehen. Um Qualitätsschwankungen, menschliche Fehler und eine Kontamination der Implantate zu verhindern und die Zahl der gefertigten Implantate zu steigern, soll jeder Schritt automatisiert werden.
Polymerzufuhr, Handhabung, Qualitätskontrolle, Etikettierung und Aufzeichnung – alles automatisiert
„Bislang mussten die wichtigsten Schritte im additiven Fertigungsprozess manuell durchgeführt werden“, sagt Dr. Navid Khani, Leiter der Forschung und Entwicklung bei Bellaseno. Die BMBF-Förderung und die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPT ermöglichten es, die Produktivitäts für die kommerzielle Fertigung um das Drei- bis Vierfache zu steigern. Möglich wird dies durch Robotik und Automatisierung. Polymerzufuhr, Handhabung der Implantate, Qualitätskontrolle, Etikettierung und Aufzeichnung der sämtlicher Daten zur Rückverfolgung der medizinischen Produkte sollen vollautomatisch gesteuert werden. So kann die Fertigung in allen Prozessschritten ohne unmittelbare menschliche Eingriffe rund um die Uhr durchlaufen. „Sobald wir die neue Infrastruktur vollständig aufgebaut haben, werden wir in der Lage sein, in einer cloudbasierten Fabrik an verschiedenen Standorten zu fertigen und die Designs per Knopfdruck anzupassen.“ Und er betont: „Solch eine vollständig skalierbare, automatisierte, cloudbasierte additive Fertigungsinfrastruktur für medizinische Implantate wurde bisher noch nie aufgebaut.“
Das Fraunhofer IPT steuert im Projekt Bella Factum seine Expertise in der Auslegung von Mechanik, Elektronik, Messtechnik und Software bei. „Das gemeinsame Projekt kombiniert das umfangreiche Wissen von Bellaseno im 3D-Druck hochwertiger resorbierbarer Implantate mit der langjährigen Erfahrung des Fraunhofer IPT in der Entwicklung vollautomatischer Reinraum-Produktionsanlagen“, erläutert Ferdinand Biermann, Leiter des Geschäftsfelds Life Science Engineering am Fraunhofer IPT.
Neue Maßstäbe für die Fertigung medizinischer Implantate
Ein frei beweglicher, autonomer Roboter, voll vernetzte Prozesseinheiten und adaptive, serviceorientierte Software ermöglichen laut Biermann eine reproduzierbare und qualitativ hochwertige Fertigung bei voller Flexibilität im Produktionsprozess. „Gemeinsam mit unseren Partnern in Leipzig setzen wir damit einen neuen Maßstab für die automatisierte Produktion medizinischer Implantate“, freut sich Biermann.
Kontakt zu den Forschern:
Kai Janning M.Sc.
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Steinbachstr. 17
52074 Aachen
E-Mail: kai.janning@ipt.fraunhofer.de
www.ipt.fraunhofer.de
Weitere Informationen:
Das Projekt wird für drei Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Förderprogramms KMU-innovativ unter dem Förderkennzeichen 13GW0497B gefördert.
