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Rapid Prototyping 3D-Druck für keramische Herzpumpe

Redakteur: Peter Reinhardt

Erstmals können mit dem 3D-Druckverfahren aus keramischen Materialien funktionelle Bauteile hergestellt werden. Dazu kommt die kostengünstige und schnelle Fertigung von Prototypen und Kleinserien. Diese Technologie ermöglicht es, bisher nicht realisierbare Bauteile mit beliebiger Geometrie zu fertigen

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The drive turbine of the cardiac pump is made of ceramic and manufactured using the 3D-printing method.
The drive turbine of the cardiac pump is made of ceramic and manufactured using the 3D-printing method.
(Photo: Manfred Spitzbart)

Eine an der TU Wien in Zusammenarbeit mit der MU Wien entwickelte Herzpumpe mit sehr guten Materialeigenschaften wird dank eines innovativen 3D-Druckverfahrens Realität. Erstmals ermöglicht dieses Verfahren die Verarbeitung keramischer Werkstoffe in einer auch als Rapid Prototyping bezeichneten Methode (Bild 1). Das Verfahren wurde von den Gründern des Unternehmens Lithoz entwickelt. Es handelt sich um ein Spin-Off der Technischen Universität Wien, das mit Unterstützung des „INiTS Universitäres Gründerservice“ diese kommerziell wertvolle Entwicklung marktreif macht.

Meisterhafte Biomechanik

Das Herz ist ein biomechanisches Meisterwerk – das leider auch mal versagt. Dann können mechanische Herzpumpen helfen. Unter hoher Belastung funktionieren sie präzise und tadellos. Doch mit zunehmender Miniaturisierung stoßen bisher verwendete Materialien und Fertigungstechniken an ihre Grenzen. Nun bieten keramische Materialien neue Möglichkeiten – aber die konstruktionsbedingte Komplexität der Herzpumpen lässt bestehende Fertigungstechniken an den Anforderungen an Präzision und Widerstandskraft scheitern.

Prototypen aus Keramik

Eine Lösung für diese Herausforderung könnten 3D-Druckverfahren sein: eine Technik, bei der formbare Materialien Schicht für Schicht aufeinander aufgetragen und durch Belichtung ausgehärtet werden. So können selbst hochkomplexe, dreidimensionale Gebilde „gedruckt“ werden. Obwohl für Kunststoffe und Metalle bereits etabliert, war die Verwendung des Rapid Prototypings jedoch für die Verarbeitung keramischer Werkstoffe nicht möglich. Dies scheiterte bisher an den zu geringen Festigkeiten der gedruckten Bauteile.

„Während unserer Forschungstätigkeit an der TU Wien ist es uns gelungen, gleiche Festigkeitswerte wie bei anderen keramischen Formgebungsmethoden zu erreichen“, so Johannes Homa, Mitgründer von Lithoz. „Mit einer derartigen Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie ermöglichen wir nun auch der keramischen Industrie erstmals den Einsatz des 3D-Drucks für die Herstellung von Prototypen.“

Für die Lösungsansätze, die sowohl das Material, die Maschine als auch die Belichtungsstrategien betreffen, wurden inzwischen bereits fünf Patentanmeldungen eingereicht. Das Unternehmen hat das Verfahren nun marktreif gemacht und den internationalen Vertrieb gestartet.

Großes Marktpotenzial

Tatsächlich ist der Markt für technische Keramiken stark wachsend. Er erzielt bereits seit einigen Jahren einen weltweiten Umsatz in Milliardenhöhe. „Mit der innovativen Technologie eröffnen sich gerade in den Märkten der Elektrotechnik sowie des Maschinenbaus erhebliche Optimierungs- und somit Einsparungsmöglichkeiten“, so Michael Rauhofer, Geschäftsführer von INiTS. „Vor dem Hintergrund des enormen Marktpotentials freuen wir uns, dem Team von Lithoz mit finanzieller Unterstützung und Beratung den erfolgreichen Markteintritt möglichst rasch zu ermöglichen.“

Insgesamt kann die innovative Entwicklung von Lithoz einen neuen Technologieschub im Markt für keramische Materialien einläuten. Dank seines Vorsprungs ist das Unternehmen dabei auf dem besten Weg, eine führende Position in diesem Milliarden-Euro-Markt einzunehmen. Dabei zeigt die keramische Herzpumpe noch weiteres Potential für den Bereich der Medizintechnik. Vor dessen Eroberung steht noch dieses Jahr der Funktionstest der Herzpumpe. Bis dahin schlägt das Herz des Unternehmens für die Märkte Elektrotechnik und Maschinenbau.

Funktionale Keramikteile

Lithoz beschäftigt sich seit 2011 mit der Entwicklung und Vermarktung von neuartigen generativen Fertigungssystemen. Der Fokus des Unternehmens liegt auf 3D-Druckern für keramische Materialien, mit denen funktionelle Bauteile für Industrie und Forschung hergestellt werden können.

Mit dem marktreifen Verfahren können zudem Prototypen und Kleinserien aus Keramik kostengünstig und schnell gefertigt werden. Diese Technologie ermöglicht es, bisher nicht realisierbare Bauteile mit beliebiger Geometrie zu fertigen. Durch die hohe Qualität und Präzision der gedruckten Teile können diese auch in der Serienproduktion eingesetzt werden. Seit Anfang 2011 wird das Unternehmen vom Universitären Gründerservice INiTS unterstützt und durch JITU – PreSeed des BMWFJ, abgewickelt durch die AWS, gefördert.

Kontakt

Lithoz GmbH

A-1040 Wien

www.lithoz.com

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