Individuell angepasste Implantate aus dem 3D-Drucker? Im Swiss m4m Center in Bettlach im Kanton Solothurn werden entsprechende Ideen und Projekte gefördert. Erst im September 2020 eröffnet, ist das Technologietransferzentrum für 3D-Druck nun erfolgreich zertifiziert nach der ISO-Norm 13485:2016 für medizintechnische Produkte. Erst dieser Schritt erlaubt es den Fachleuten, mit der Produktionslinie, die sie in den vergangenen Monaten installiert und getestet haben, reale Produkte für Patientinnen und Patienten zu fabrizieren.
Komplexe Technologie – großer Maschinenpark
Die Technologie ist aufwendig: Drei wuchtige 3D-Drucker stehen im Swiss m4m Center bereit – ergänzt von mehreren „Kollegen“, die für den Betrieb genauso notwendig sind. Zum Beispiel ein Gerät im Kühlschrankformat, um den Drucker-Rohstoff, etwa eine pulverisierte Titanlegierung, zu sieben und zu reinigen. Die Depowdering-Maschine, die fertige Werkstücke unter Vibrationen dreht und wendet, bis auch das letzte Pulverkörnchen hinabgerieselt ist. Und ein „Ofen“, in dem gedruckte Teile allmählich auf 600 bis zu 800 Grad erhitzt werden: das Spannungsarmglühen, um interne Verspannungen zu eliminieren, die der hitzige 3D-Druck im Material hinterlässt. Der Gerätepark im Swiss m4m Center zeigt Zweierlei: Erstens ist 3D-Druck komplexer, als es auf den ersten Blick erscheint. Und zweitens kostspielig: Die Investitionen belaufen sich laut CEO Nicolas Bouduban auf rund 2 Mio. SFR. Diese Investitionen werden von allen Partnern zusätzlich mit einem Kooperations-Goodwill unterstützt, sagt Bouduban: „Alle leisten einen Beitrag und bekommen dafür Sichtbarkeit, Projektaufträge oder Knowhow zurück.“
Auf die Bedürfnisse von KMU ausgerichtet
Ein Geben und Nehmen also, mit Vorteilen für alle: Materialhersteller, Anlagenbauer, Software-Entwickler für das Prozess- und Qualitätsmanagement, potenzielle Anwender wie Kliniken, die neuartige Medtech-Produkte einsetzen können. Und vor allem für Schweizer KMU, die einen solchen Gerätepark weder besitzen noch das nötige Knowhow haben, um ihn einzusetzen. Für sie soll Swiss m4m ein „Nährboden“ werden, um innovative Gelenk- oder Dentalprothesen und andere Produkte zu industrialisieren – von A bis Z, von der Idee über die Marktanalyse bis zum Transfer in die Serienproduktion. Konkrete Ideen gibt es laut CEO Bouduban bereits: Zum Beispiel passgenaue Wirbelsäulen-Implantate, um Bandscheiben anhand von dreidimensionalen Patientendaten zu ersetzen.
Entwicklungs-Ingenieure müssen in 3D denken
Doch vor solchen Projekten steht immer die Frage, ob eine Idee überhaupt 3D-geeignet ist, erklärt Verwaltungsrat-Mitglied Andreas Wenger, General Manager der Precipart SA, die Unternehmen weltweit mit Medizintechnik-Bauteilen beliefert. „Beim heutigen Hype um den 3D-Druck“, so Wenger, „ist es wichtig zu wissen, wo diese Technologie effektiv Sinn macht.“ Schließlich gibt es in der Metallbearbeitung bewährte Konkurrenzverfahren. Beispiel Fräsen: Lässt sich ein gewünschtes Produkt damit effizient herstellen, erklärt der Experte, ist 3D-Druck oft schon nicht mehr konkurrenzfähig, weil zu zeitaufwendig und damit zu teuer. „Die Entwicklungs-Ingenieure müssen in 3D denken, um das Maximum aus dieser neuen Technologie herausholen zu können“, sagt Wenger, „dieses Knowhow geben wir am Swiss m4m Center weiter.“
Für komplexe Werkstücke und innenliegende Strukturen geeignet
Bei komplexen Werkstücken kann das Verfahren bedeutende Vorteile bringen – zum Beispiel, wenn ein Implantat damit in nur einem Durchgang fertig geformt ist, ohne dass man anschließend noch bohren oder fräsen muss. Großes Potenzial liegt auch in Anwendungen, bei denen mehrere Teilstücke zu einem einzigen Bauteil kombiniert und produziert werden. Als Beispiel nennt Wenger ein Implantat, das aktuell in Bettlach mitkonzipiert wird – mit rohrförmigen Strukturen im Inneren: verborgene Kanäle, die für Kühlung sorgen. „Das kann man mit keinem anderen Verfahren in einem Schritt produzieren“. Sein Fazit: 3D-Druck kann bei anspruchsvollen Anforderungen eine lohnende Lösung sein; bei kleinen bis zu sogar hohen Stückzahlen – eine Chance für KMU in der Zulieferkette und auch für Medizintechnik-Unternehmen. Potenzial ist in der Schweiz reichlich vorhanden.
Center erhält Unterstützung aus der Branche
Das Interesse an Swiss m4m Center ist folgerichtig groß: 45 Partner sind seit der Eröffnung im September 2019 an Bord gekommen. Neben dem Technologietransfer wird sich Swiss m4m Center auch stark auf Wissensvermittlung konzentrieren. Gemeinsam mit der Höheren Fachschule Technik Mittelland ist ein Schulungskonzept entstanden. Die Empa bietet mit den Fachleuten in Bettlach Weiterbildungskurse an und wird zudem Lernende für Schulungen in Additive Manufacturing dorthin schicken. Auch die Schweizerische Stiftung für mikrotechnische Forschung (FSRM) in Neuchâtel bietet einen Kurs an. Für solche Aus- und Weiterbildungsangebote ist seit kurzem eigens eine Trainingsleiterin im Einsatz.
Netzwerk für Technologietransfer in der Schweiz
Das Swiss m4m Center gehört zur AM-TTC Alliance (Advanced Manufacturing Technology Transfer Centers) und wird aus mehreren Quellen finanziert. Die Gelder für die Aufbauphase 2019 bis 2020 kamen vom ETH-Rat. Zusätzlich steuert das Eidgenössische Departement für Wirtschaft, Bildung und Forschung, das das Swiss m4m Center gegen Ende des vergangenen Jahres als „Forschungseinrichtung von nationaler Bedeutung“ eingestuft hat, eine Finanzierung bis 2024 bei. Zudem fördern die Kantone Bern und Solothurn sowie zahlreiche Partner aus der Wirtschaft das Projekt.
Weitere Informationen zum Swiss m4m Center:
Swiss m4m Center AG
Föhrenweg 7
CH-2544 Bettlach
www.swissm4m.ch
AM-TTC Alliance: Aufbau weiterer Zentren geplant
Die AM-TTC Alliance entstand auf Initiative der Empa und hat ein Mandat des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation, Anträge zu evaluieren und die Entwicklung der AM-TTC-Zentren zu überwachen. Neben dem Swiss m4m Center gibt es derzeit das ANAXAM (Analytics with Neutrons and X-Rays for Advanced Manufacturing) am Paul Scherrer Institut. Im laufenden Jahr wird die Alliance einen Call mit dem Ziel starten, zwei bis drei weitere Zentren aufzubauen. Zu den Mitgliedern des Vereins gehören 22 Organisationen; darunter neben der Empa die ETH Zürich, die EPF Lausanne und weitere Forschungseinrichtungen, Unternehmen wie ABB und Siemens sowie Industrieverbände.
Weitere Informationen zur AM-TTC Alliance: www.am-ttc.ch
Kontakt zur Empa:
Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa)
Überlandstr. 129
CH-8600 Dübendorf
www.empa.ch
