Wenn die Stichworte 3D-Druck und Medizintechnologie fallen, gibt es heute bereits zahlreiche Beispiele, die einem direkt in den Sinn kommen. Dabei ist nicht nur die Produktion von medizinischen Werkzeugen eine Spezialität für den 3D-Druck; vor allem durch die Herstellung von Implantaten und neuartiger Technologie für die Prothetik hat die additive Fertigung einen hohen Stellenwert innerhalb der Medizin erlangt.
Die Vorteile der additiven Fertigung liegen vor allem in der Produktionsweise , die sich grundsätzlich von anderen industriellen Fertigungsmethoden, wie dem Spritzguss oder dem CNC-Fräsen, unterscheidet. Im Gegensatz zu den anderen Verfahren erlaubt die additive Fertigung das Herstellen von Geometrien und komplexen Formen, die sich nicht auf andere Weise produzieren lassen. Dadurch lassen sich auch Hohlräume und spezielle Oberflächenstrukturen verwirklichen, während das Verfahren zudem wesentlich kürzere Produktionszeiten als andere Fertigungsmethoden erlaubt.
Inhaltsverzeichnis
1. ISO-Norm 13485 sichert Qualität im 3D-Druck
2. On-Demand Fertigung entlastet Krankenhäuser
3. Vielversprechende Zukunft für gedruckte Implantate
ISO-Norm 13485 sichert Qualität im 3D-Druck
Eines der Anwendungsgebiete, in denen diese Flexibilität in der Medizin gut eingesetzt werden kann, ist die Herstellung von Implantaten zum Einsatz im menschlichen Körper: Da Implantate für möglichst lange Zeit im Körper verbleiben müssen, ist es wichtig, dass gesetzliche Qualitätsanforderungen wie beispielsweise auch die ISO-Norm 13485 bei der Produktion mittels 3D-Drucker eingehalten werden. Kernanspruch dieser ISO-Norm ist, dass die produzierten Medizinprodukte sicher für den Einsatz im menschlichen Körper und zudem wirksam sind.
Bereits früh wurde bei Implantaten, die möglichst individuell gestaltet werden müssen und zugleich mit herkömmlichen Mitteln nur schwierig herzustellen sind, auf die Technologie des 3D-Drucks zurückgegriffen. Beispiele hierfür sind Orbita-Implantate, die als künstliche Augenhöhlen eingesetzt werden, oder sogar ganze Schädeldecken aus der additiven Fertigung. Für eine möglichst gute Verträglichkeit und lange Verweildauer im menschlichen Körper werden diese Implantate aus der Titanlegierung Ti6Al4V hergestellt, einem biokompatiblen Material.
Die Implantate verfügen meist zudem über integrierte Gitter- und Schwammstrukturen. Diese lassen sich mittels additiver Fertigung leichter herstellen, ermöglichen eine höhere biologische Verträglichkeit und optimieren damit das Zusammenwachsen des Implantats mit dem körpereigenem Material.
On-Demand Fertigung entlastet Krankenhäuser
In der Medizin ist Zeit oftmals ein entscheidender Faktor. Wird beispielsweise ein Schädelknochenimplantat benötigt, muss dieses möglichst schnell beim Patienten eingesetzt werden können. Da bei der additiven Fertigung auf spezielle Werkzeuge verzichtet werden kann und die entsprechende Anlage nicht zusätzlich konfiguriert werden muss, startet der 3D-Druck, sobald die gewünschte Modell-Datei beim Hersteller eingeht.
Regulär sind es selten die Krankenhäuser, die einen solchen Auftrag direkt erteilen. Vielmehr sind es zumeist medizinische OEMs, die Aufträge an die Hersteller weiterleiten. Sobald diese Datei beim Hersteller angekommen ist, wird mit der Fertigung des Implantates begonnen.
Zusammengenommen mit der Nachbearbeitung, die bei der additiven Fertigung erforderlich ist, können damit selbst hochkomplexe Implantate innerhalb von zwei bis vier Tagen hergestellt werden. Nach der Lieferung des Implantates an das Krankenhaus, können die Mediziner dort direkt mit der Operation und dem Einsetzen des Knochenersatzes beginnen.
Aber auch Implantate, die nicht zwingend maßgefertigt sein müssen, werden immer häufiger durch additive Fertigung und On-Demand produziert. Im Fokus stehen hier Implantate zum Einsatz in der Wirbelsäule. Da die Variantenvielfalt hier besonders groß ist, die benötigte Stückzahl pro Variante allerdings gering bleibt, ist es für Krankenhäuser wirtschaftlicher, wenn sie auch bei diesen Implantaten auf die Fertigung mittels 3D-Druck setzen. Die benötigten Implantate können dann Just-In-Time geliefert werden und teure Lagerungskosten werden vermieden.
Vielversprechende Zukunft für gedruckte Implantate
Während sich der Einsatz des 3D-Drucks in der Medizin, und im Speziellen bei Implantaten, aktuell meist auf Metalle beschränkt, arbeiten Forscher weltweit bereits daran, auch biologische Materialien zu drucken. Neben 3D-gedruckten Schädelknochen und Prothesen könnten in Zukunft also auch Organe und Haut aus dem Drucker in der Medizin zum Einsatz kommen. Bereits heute ist klar, dass die additive Fertigung aus der Medizin nicht mehr wegzudenken ist.
Proto Labs Germany GmbH
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Website: www.protolabs.de
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