3D-Druck

Chirurgieinstrumente – additiv gefertigt aus Instrumentenstahl

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Neuland bei der Fertigung von Chirurgieinstrumenten betritt der Tuttlinger Hersteller Hebu Medical. Vor drei Jahren ging im Unternehmen ein 3D-Drucker in Betrieb, der inzwischen Instrumente und Teile dafür fertigt. Heute ist Hebu der erste und einzige Betrieb, der damit neue Lösungen anbieten kann.

Dr. Birgit Oppermann (birgit.oppermann@t-online.de)

Das Arbeiten mit einer CNC-Maschine ist sicherlich komplizierter!“ Das ist eine der Erfahrungen, die Thomas Butsch im Hinblick auf das Lasersintern mit seiner eigenen Maschine gemacht hat. Dabei besetzt der Geschäftsführer der Tuttlinger Hebu Medical GmbH eine echte Nische: Er nutzt den 3D-Druck aus Metallpulver, um damit Prototypen und Kleinserien von Chirurgieinstrumenten herzustellen – und zwar aus dem gleichen Instrumentenstahl, aus dem auch seine übrigen Produkte bestehen. „Damit bin ich, soweit ich weiß, weltweit der erste und bisher einzige, der das macht.“

Das Hauptargument dafür, 2016 ein neues Fertigungsverfahren einzuführen, war die Projektdauer: Bis dahin hatte sich das Herstellen von Prototypen bis zum Serienstart mit allen Korrekturschleifen und Versandzeiten für einen Kunden in den USA gern mal über ein Jahr hingezogen – wobei für jede Änderung am Prototypen auch eine der Maschinen bei Hebu für eine ganze Weile nicht für die Produktion anderer Instrumente und Teile zur Verfügung stand. „Dass jede derartige Anfrage und Änderung unsere Planung durcheinanderbrachten, hat mich damals schon deutlich gestört“, erinnert sich der Geschäftsführer.

Mit dem 3D-Drucker schneller zum neuen Instrument

Was diesen Punkt angeht, haben sich seine Erwartungen an die Einführung der eigenen Lasersintermaschine auf jeden Fall erfüllt: „Heute brauchen wir etwa drei bis vier Monate, bis wir mit dem Kunden alle Details für ein neues Instrument geklärt haben und dann mit der Fertigung beginnen können.“

Erfahrungen mit der generativen Fertigung hatten Butsch und seine Mitarbeiter schon vorher gesammelt, da sie aus Kunststoff mit dem FDM-Verfahren Designmodelle erstellt hatten. „Mit solchen Modellen, die nicht im Originalwerkstoff vorliegen, kann man aber nicht mehr machen, als schauen und vielleicht testen, wie ein Instrument in der Hand liegt“, fasst der Geschäftsführer zusammen. Er wollte mit der neuen, additiv gefertigten Generation von Prototypen viel mehr erreichen: Ein Muster im Originalmaterial, das auch gehärtet, geschliffen und geschärft werden konnte – das in den anstehenden Tests an Kadavern also die Eigenschaften des späteren Originals zeigen würde und dennoch kurzfristig hergestellt werden konnte.

Auf 3D-Druck mit Metall muss man sich erst einstellen, Crashs inklusive

„Die Erfahrungen mit dem 3D-Druck-Verfahren, das wir für die Prototypen aus Kunststoff verwenden, haben uns allerdings bei der Einführung der SLM-Maschine auch nicht wirklich weitergeholfen“, räumt Butsch ein. Das Lasersintern aus Metallpulver erfordere ein anderes Vorgehen, andere Stützstrukturen, und auch ein Abweichen von langjährigen Konstruktionsgewohnheiten. Und Geduld. „Den einen oder anderen Crash haben wir gefahren, und wir hatten auch lange Teile, die auf der Grundplatte noch gut aussahen, aber nach dem Abnehmen eher einer Banane ähnelten.“

Doch das Lehrgeld, das er und seine Mitarbeiter in nunmehr drei Jahren zu zahlen hatten, hat sich aus der Sicht von Butsch am Ende gelohnt. Seit April 2019 sind die Maschine und der Herstellprozess gemäß den 2018 von der FDA veröffentlichten Guidelines validiert, so dass jedes Instrument, das im 3D-Druck gefertigt wird, nun auch das CE-Kennzeichen tragen darf.

Das pulverförmige Material für den 3D-Druck wird eigens für Hebu Medical bei einem spezialisierten Anbieter in Deutschland hergestellt. „Der Preis pro Kilogramm Instrumentenstahl in Pulverform liegt etwa beim Zwanzigfachen dessen, was ich in Stangenform dafür bezahlen würde“, sagt Butsch. Aber die Ergebnisse, die er beim 3D-Druck daraus bekommt, begeistern ihn. Die Auflösung liegt bei 30 bis 50 µm. „Ich hätte nie gedacht, dass die Teile in dieser Qualität aus der Maschine kommen“, sagt er.

3D-gedruckte Teile mit konventionell gefertigten kombinieren

Dass er für die generative Fertigung das gleiche Material verwendet wie für den Großteil seiner anderen Instrumente, hat seinen Sinn: So lassen sich komplexe Geometrien bei Bedarf im 3D-Drucker herstellen und an einfachere und herkömmlich gefertigte Teile eines Instrumentes anschweißen.

Manche Teile – wie eine 50 mm lange Hülse mit einer Bohrung von 1 mm Durchmesser – lassen sich laut Butsch ohne den 3D-Druck fast gar nicht fertigen. Und seit er die Anlage im Unternehmen hat, sagt er, habe er beinahe täglich neue Ideen, was sich damit noch alles verändern, verbessern oder fertigen ließe.

Da die generative Anlage inzwischen validiert ist, entstehen bereits die ersten komplexen Bauteile für seine Instrumente darauf, die auch in den Markt gehen. Es könnten in Zukunft sogar deutlich mehr werden. Eine genaue Prozentzahl anzugeben, sei zwar schwierig. „Aber in den nächsten paar Jahren könnten das schon – sagen wir – etwa zehn Prozent werden.“

Dann soll sich die Investition in die Maschine – die 2016 rund eine halbe Million Euro gekostet hat – auf lange Sicht rechnen. „Das war damals schon eine große Ausgabe, aber aus meiner Sicht hat sie sich gelohnt, denn damit haben wir uns jetzt drei Jahre Vorsprung erarbeitet und können Dinge anbieten, die sonst niemand im Markt leisten kann.“ Butsch
hat sich ganz bewusst für eine Maschine des Lübecker Anbieters SLM Solutions entschieden, weil er an ihr Parameter selbst definieren und das Optimum austesten kann. Das Wissen um all diese wichtigen Details bleibt dabei allein bei Hebu Medical.

3D-Druck als Dienstleistung ist nicht geplant

Nutzen will Butsch das Knowhow, wie geplant, für die Fertigung von Prototypen und Kleinserien von Instrumenten von 20 bis 30 Stück. „Wir werden nicht als Dienstleister am Markt auftreten, das ist ja eine ganz andere Art von Geschäft.“

Und auf die Frage, was er Unternehmen mitgeben möchte, die selbst in den 3D-Druck einsteigen wollen, sagt der Geschäftsführer: „Man muss sich darüber im Klaren sein, dass die generative Fertigung keine Allzwecklösung ist und man damit nicht sofort Geld verdient. Auch wenn uns die Inbetriebnahme der Anlage an sich schnell gelungen ist, hat es einige Zeit gedauert, bis wir den Prozess wirklich beherrscht haben. Die Zeit und auch das finanzielle Polster dafür muss man haben.“ Und in einer konservativen Branche wie der Medizintechnik gelte es dann noch, die Kunden von den Vorteilen eines neuen Verfahrens zu überzeugen. „Die drei Jahre der Vorbereitung habe ich jetzt dafür genutzt, mit intensiven Gesprächen den Instrumenten aus dem 3D-Drucker den Weg zu bereiten.“


Über Hebu Medical

Das 1928 gegründete Tuttlinger Unternehmen Hebu Medical GmbH stellt über 9 000 verschiedene Artikel her, die zu vier Sparten gehören: wiederverwendbare Chirurgieinstrumente, HF-Geräte und Zubehör, oszillierende Gipssägen und Sterilisationscontainer.

www.hebumedical.de

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