3D-Druck in der Medizintechnik: So finden Sie das passende Material

Der 3D-Druck in der Medizintechnik ermöglicht es immer häufiger, die genau richtige Anwendung und das geeignete Behandlungsmaterial für Patienten zu finden. Die verschiedenen Anwendungen benötigen jedoch unterschiedliche Ausgangsmaterialien.

Die digitale Produktionsplattform Xometry Europe vermittelt hochpräzise Druckdienste für Thermoplaste, Elastomere und Metalle, wie sie in der Medizintechnik zunehmend zum Einsatz kommen. Auf Basis dieser umfassenden Erfahrungen sind hier die wichtigsten Gründe zusammengefasst, warum additive Verfahren so geeignet sind für einen Einsatz in der Medizin:

Biokompatibilität beim 3D-Druck in der Medizintechnik

Es gibt zahlreiche biokompatible Materialien für den 3D-Druck. Medizinprodukte dürfen nicht reagieren, wenn sie mit einem biologischen System Kontakt haben. Besonders wichtig ist das bei Implantaten, Prothesen und anderem Zahnersatz, die mit menschlichem Gewebe in Berührung kommen.

Detaillierte Informationen über diese Materialeigenschaft liefert die internationale Norm für Gerätetests, ISO 10993. Ihr Ziel ist es, die biologische Beurteilung hinsichtlich der Verträglichkeit der eingesetzten Materialien mit dem menschlichen Körper zu bewerten. Dabei werden nicht nur Produkte, sondern auch Ausgangsstoffe zur Herstellung von Medizinprodukten untersucht.

Sterilisierbarkeit

Die Sterilisation macht Teile oder ganze Geräte frei von Bakterien und Viren. Viele Materialien wie ABS 30i sind auf unterschiedliche Weise sterilisierbar, etwa durch Gammastrahlung oder mit Alkohol. So ist die additive Fertigung die beste und kostengünstigste Methode zur Herstellung sterilisierter Teile.

3D-Druck in der Medizintechnik: Die biologische Verwendbarkeit

Ersatzteile wie Prothesen oder Implantate müssen ähnliche physikalische Eigenschaften aufweisen wie die ursprünglichen Körperteile. Ein Knochenersatz oder ein Gelenk sollen zum Beispiel hart, hoch druckfest und resistent gegen Ermüdung sein. Materialien wie Titan erfüllen diesen Zweck und lassen sich mit Hilfe der additiven Fertigung exakt an den Körper des Patienten anpassen.

Personalisierung

Kein Patient ist wie der andere. So unterscheiden sich selbst das linke und das rechte Ohr in Größe und Form. Es gibt daher auch keine Einheitsgröße für Hörgeräte, mit der alle Menschen leben könnten. Vielmehr ist eine individuelle Anpassung nötig – der größte Vorteil des 3D-Drucks. Carbon DLS kann hochpräzise Teile aus weichen Elastomeren liefern, die maßgeschneidert zum Ohr des Patienten passen.

3D-Druck in der Medizintechnik: Prototyping

Mit der additiven Fertigung lassen sich relativ rasch Prototypen herstellen, etwa Modelle von Kiefer oder Knie. So erhalten die behandelnden Ärzte ein exaktes Abbild in Originalgröße. Gegenüber einem 2D-Röntgenbild oder einem Scan ist das ein großer Vorteil. Zudem können Patientendaten in Form von CAD-Modellen gespeichert werden. Das hilft bei der Anfertigung von individuell angepassten Implantaten und besonders bei der exakten Nachbildung von Form und Größe der Zähne.

Kostengünstige und erschwingliche Prothetik

Obwohl Prothesen heute recht einfach produziert werden können, sind sie nach wie vor sehr teuer. Der Einsatz von additiver Herstellung könnte dies ändern und damit vielen Menschen helfen. Der 3D-Druck in der Medizintechnik hat Analyse, Design und Herstellung einer patientenspezifischen Prothese wesentlich vereinfacht. Das gilt auch in der Zahnmedizin. Hier ist es heute schon deutlich einfacher, Kiefer sowie Zähne zu analysieren und mit CAD und anschließendem 3D-Druck nachzubilden. In Krankenhäusern könnten zum Beispiel 3D-Drucker stehen und dem Personal in der Vorbereitung von Operationen dienen. So könnten die Ärzte einen Eingriff vorab an einem exakten 3D-Modell üben.

Die Zukunft: 3D-Bioprinting und Gewebezüchtung

Ein geschädigtes Organ lässt sich heute außer mit Spenderorganen auch mit Auto- oder Gewebetransplantaten behandeln. Dabei wird Material an einer anderen Stelle entnommen und im geschädigten Bereich eingesetzt. Dieser Prozess ist Teil des innovativen Tissue Engineering.

Künftig wird der 3D-Druck-Service in der Medizintechnik diesen Weg revolutionieren. Eine Transplantation kann dann durch gedrucktes, kompatibles Material ersetzt werden. Es gibt in der Forschung bereits unzählige Überlegungen, wie diese Methode angewendet werden kann.

Von Niko Mroncz.