Session 2 - Medizintechnik und Biotechnologische Anwendungen
Beitrag 1
Titel: Großvolumige, additive Fertigung für die Orthopädietechnik
Autor/ Institution:Lukas Eckhardt / EAH Jena
Abstract: Die Herstellung von Orthesen und Prothesen bedarf aufgrund hoher Qualitätsanforderungen für stets individuelle Einzelstücke einen enormen handwerklichen Arbeitsaufwand. Damit verbundene Kosten sowie ein zunehmender Fachkräftemangel in der Industrie machen die schrittweise Automatisierung der Fertigung erforderlich. Eine vielversprechende Technologie hierfür ist die großvolumige, additive Fertigung. Im Unterschied zu etablierten additiven Verfahren wird Kunststoffgranulat verarbeitet, um bei niedrigen Rohstoffkosten eine große Materialvielfalt zu ermöglichen. Ein Schneckenextruder plastifiziert das Granulat und extrudiert mehrere Kilogramm Material pro Stunde, sodass auch große Bauteile in wirtschaftlichen Zeiträumen hergestellt werden können. Mögliche Anwendungen in Prozessketten der Orthopädie, sowie Vor- und Nachteile des Verfahrens werden im Beitrag diskutiert.
Beitrag 2
Titel: 3D-gedruckte Applikatoren für die Tumor-Therapie
Autor/ Institution:Uwe Brick / Burms 3D-Druck Jena GmbH & Co. KG
Abstract: Die Aufgabe bestand darin, einen 3D Drucker und Material zu entwickeln, um diese Applikatoren ökonomisch in Kleinserien zu fertigen. Der Applikator wird in eine Operationswunde eingeführt und soll dann eine therapeutische Strahlung gezielt einbringen. Dabei sind folgende Anforderungen an den Applikator gestellt. Der 3D gedruckte Kunststoff soll einen niedrigen homogenen Strahlungswiederstand haben und darf durch die Strahlung nicht geschädigt werden. Der Applikator kommt wärend der Behandlung mit Körperflüssigkeit in Berührung und muss der Medizinproduktklasse entsprechen. Er muss sterilisierbar und wiederverwendbar sein und soll eine Mindestzahl von Einsätzen ohne Veränderungen überstehen. Um das Gerät genau identifizieren zu können, um Lebensdauer und Zustand zu dokumentieren, ist es erforderlich einen RFID Empfänger einzubringen. Das sollt im Produktionsprozess und nicht nachträglich erfolgen.
Beitrag 3
Titel: Additive Fertigung von geometrisch komplexen Glasfiltersystemen mit hierarchischen Porenstrukturen
Autor/ Institution: Anne-Marie Layher, Felix Thumann / EAH Jena
Abstract: Poröse Gläser werden beispielsweise in der Medizintechnik und der chem. Analyse eingesetzt, um Partikel einer definierten Größe aus Flüssigkeiten oder Gasen abzutrennen. Diese Gläser zeichnen sich durch offene, individuell einstellbare Porenstrukturen im Nanometerbereich aus, welche durch den VYCOR®-Prozess herstellbar sind. Die direkte Formgebung aus der Schmelze und verschiedene Nachbehandlungsverfahren begrenzen jedoch die geometrische Komplexität. Additive Fertigungstechnologien ermöglichen die Herstellung von komplexen dreidimensionalen Bauteilen, beispielswiese durch das selektive Laserstrahlsintern. Durch die gezielte Kombination des SLS- Verfahrens und des VYCOR®-Prozesses, können geometrisch flexible Glasformkörper mit einer Porenstruktur im Mikro- sowie Nanometerbereich hergestellt werden. Somit ist erstmalig die additive Fertigung von geometrisch flexiblen Glasfiltersystemen mit einer hierarchischen Porenstruktur möglich.
Beitrag 4
Titel: Entwicklungen im PBF-EB für die Medizintechnik
Autor/ Institution: Burghardt Klöden / Fraunhofer IFAM
Abstract: Für einige Implantate aus Ti-6Al-4V ist die additive Fertigung durch Elektronenstrahlschmelzen (PBF-EB) bereits kommerziell etabliert. Zementfreie Hüftschäfte (Langschäfte) stellen auf Grund der geforderten Dauerfestigkeit jedoch eine besondere Herausforderung dar. Mit diesem Fokus wurden Entwicklungen des PBF-EB Prozesses und der Nachbehandlung für ausgewogene mechanische Eigenschaften durchgeführt. Prototypische Hüftschäfte wurden hergestellt und endbearbeitet. Ihre Dauerfestigkeit konnte erfolgreich nachgewiesen werden.
Molybdän stellt einen potentiellen bioresorbierbaren Implantatwerkstoff mit hoher Steifigkeit dar. Die Verarbeitung von Molybdän durch Strahlschmelzen ist bedingt durch die hohe thermische Leitfähigkeit und den hohen Schmelzpunkt anspruchsvoll. Mittels PBF-EB konnten hohe Dichten erzeugt und der Aufbau filigraner Strukturen demonstriert werden.