Freeformer mit neuen Lösungen für die Medizintechnik

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Der Freeformer ist für die Medizintechnik prädestiniert. Dies bewies Arburg auf der Formnext mit Exponaten vom OP-Besteck bis zum resorbierbaren Implantat.

Der Freeformer als offenes System kann wirtschaftlich Kunststoffgranulate verarbeiten, wie sie auch im Spritzgießen eingesetzt werden. Dazu zählen auch biokompatible, resorbierbare und sterilisierbare sowie FDA-zugelassene Originalmaterialien. Arburg demonstrierte zur Formnext 2019 die additive Fertigung resorbierbarer Implantate mit einem Freeformer 200-3X. Zudem wurden zahlreiche Anwendungsbeispiele gezeigt  – vom OP-Besteck über Orthesen bis zum individuell angepassten Brustimplantat.

„Besonders in der Medizintechnik ermöglicht das Arburg Kunststoff-Freiformen auch sehr anspruchsvolle Anwendungen, die so mit keinem anderen Verfahren machbar sind. Auf unserer Sonderfläche sind dazu ein Freeformer 200-3X und konkrete Bauteilbeispiele zu sehen“, erläuterte Lukas Pawelczyk, Abteilungsleiter Vertrieb Freeformer bei Arburg. „Ein Highlight ist die Verarbeitung eines resorbierbaren Materials unseres Partners Evonik, das dem menschlichen Knochen nachempfunden ist.“

Die mit dem Freeformer additiv hergestellten knochenähnlichen Platten-Implantate werden durch körpereigenes Gewebe ersetzt und lösen sich nach vorgegebener Zeit von selbst auf. Foto: Arburg

Freeformer produziert resorbierbare Implantate

Der Freeformer 200-3X verarbeitete das resorbierbare, FDA-zugelassene Originalmaterial Resomer LR 706 (Composite aus poly L-lactide-co-D,L-lactide und ß-TCP) der Firma Evonik und zeigte dabei die Vorteile des AKF-Verfahrens für diese anspruchsvolle Branche auf. Gefertigt wurden Implantat-Platten, die bei Knochenbrüchen direkt in den Körper eingesetzt werden. Das Polymer-Composite ist dem menschlichen Knochen nachempfunden und enthält 30 % keramische Zusätze (ß-TCP). Das Bauteil ist dadurch stabiler und gibt zudem Calcium ab, um den Knochenaufbau zu fördern. Nach vorgegebener Zeit löst sich das Implantat vollständig auf.

Bauteile aus Originalmaterial – von weich bis knochenhart

Im Gegensatz zu herkömmlichen Brustimplantaten mit Silikonfüllung können diese additiv in Wabenstruktur gefertigen, weichen Brustimplantate im Körper verbleiben, da sie durch körpereigenes Gewebe ersetzt werden und sich nach vorgegebener Zeit von selbst auflösen. Foto: Arburg

Neben den live gefertigten „knochenharten“ Implantat-Platten waren auf der Formnext 2019 zahlreiche weitere Bauteile speziell für die Medizintechnik zu sehen. Wie Arburg betont, können weiche Materialien wie das FDA-zugelassene TPE Medalist MD 12130H (Härte 32 Shore A) derzeit nur mit dem Freeformer verarbeitet werden, z. B. zu dichten Faltenbalgen oder – wie von Arburg erstmals vorgestellt – zu Brustimplantaten und Herzklappen.

Weitere Besonderheit: Auch innerhalb eines Bauteils lassen sich verschiedene Dichten realisieren, was am Beispiel eines Testkörpers mit Wabenstrukturen gezeigt wird.

Zu sehen waren darüber hinaus z. B. flexible Handorthesen aus medizinischem TPE bzw. mit Faserverstärkung, Modelle eines Knies in Hart-Weich-Verbindung und eines kompletten Schädels sowie resorbierbare Schädelklemmen und Wangenknochen-Implantate.

Völlig neue Anwendungsbereiche möglich

Bislang einzigartig in der Welt der additiven Fertigung sind Dehn-Mess-Streifen (DMS) aus weichem TPU-Material (Desmopan) mit Carbon-Anteilen und eingelegter LED. Das im AKF-Verfahren gefertigte Zwei-Komponenten-Funktionsbauteil ist flexibel und gleichzeitig elektrisch leitfähig. Ein praktisches Einsatzgebiet solcher Dehn-Mess-Streifen ist in der Physiotherapie zu finden. Sie könnten z.B. ein akustisches Signal abgeben, sobald ein verletzter Arm oder operiertes Knie zu stark über- oder unter­streckt wird.

Auf der Formnext 2019 konnten die Besucher an einer interaktiven Station solche Streifen selbst ausprobieren. In diesem Fall leuchtet eine LED je nach Dehnung und damit elektrischem Widerstand verschieden hell auf.

Weiteres Potenzial bieten Tabletten mit individuell angepasster Wirkstoffmenge. Interessant ist in diesem Zusammenhang auch eine Zwei-Komponenten-Version: Indem sich die äußere Tablettenschicht schneller auflöst als die innere, lassen sich zwei Inhaltstoffe, die zeitversetzt wirken sollen, dennoch gleichzeitig verabreichen.

Ideal für Medizinanwendungen: Freeformer sind reinraumtauglich

Ideal für die Medizintechnik: Alle Freeformer sind mit einigen kleineren Anpassungen für den Einsatz im Reinraum geeignet. Foto: Arburg

Alle Freeformer sind mit einigen kleineren Anpassungen für den Einsatz im Reinraum geeignet, wie Kunden bereits unter Beweis gestellt haben. Sie arbeiten emissionsarm und staubfrei und ihr Bauraum ist generell in Edelstahl ausgeführt. Eine optionale Robot-Schnittstelle ermöglicht eine Automatisierung der additiven Fertigung und die Integration des Freeformers in IT-vernetzte Fertigungslinien. Die Prozessqualität lässt sich zuverlässig dokumentieren und die Bauteile bei Bedarf eindeutig rückverfolgen.

gk

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