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Flexible Fertigungskette für individuelle minimal-invasive Medizinprodukte

| Autor/ Redakteur: / Kathrin Schäfer

Mit einer neuen Fertigungsprozesskette wollen neun Partner die Lücke zwischen der effizienten Fertigung vollständig standardisierter und individuell hergestellter Medizinprodukte schließen. Damit haben sie den Weg für eine neue Generation minimal-invasiver medizinischer Instrumente geebnet.

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So sieht die Mikro-Pullwindinganlage zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Kunststoffprofile aus.
So sieht die Mikro-Pullwindinganlage zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Kunststoffprofile aus.
(Bild: Fraunhofer IPT)
  • Flexible Fertigungstechnologie für hochindividuelle medizinische Einwegwerkzeuge
  • Medizinprodukte aus faserverstärktem Kunststoff (FVK)Mikro-Pullwinding: Pultrusions- und Wickelverfahren zur kontinuierlichen Herstellung miniaturisierter Profile

Konfigurierbare Einwegartikel wie zum Beispiel Führungsdrähte, Katheter oder auch Instrumente aus Faserverbundkunststoffen, die gänzlich ohne Metallteile auskommen und sich damit besonders gut für die patientenschonende Magnetresonanztomographie eignen – sie alle könnten von dem neuen Fertigungsprozess profitieren. Ziel des EU-Forschungsprojekts Openmind war es, für die hochgradig individualisierbaren Produkte die erforderlichen flexiblen Fertigungstechnologien bereitzustellen.

Dazu hatten sich Mitte 2015 neun Projektpartner aus Industrie und Forschung zusammengeschlossen. Ihr deklariertes Ziel war es, innerhalb von drei Jahren eine flexible Fertigungstechnologie für hochindividuelle medizinische Einwegwerkzeuge zu entwickeln. Die Medizinprodukte aus faserverstärktem Kunststoff (FVK), die ohne metallische Werkstoffe auskommen, eignen sich sowohl für den Einsatz im Röntgengerät und im Computertomographen als auch für diagnostische Untersuchungen und sogar für Operationen zur Therapie im Magnetresonanztomographen.

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Individuelle Medizinprodukte effizient herstellen

Mit ihrer neuen Fertigungsprozesskette verfolgen die Projektpartner das Ziel, die Lücke zwischen der effizienten Fertigung vollständig standardisierter und individuell hergestellter Medizinprodukte zu schließen. Dabei ist die Fertigungskette so angelegt, dass sich der laufende Prozess selbstständig weiter optimiert. Dies bedeutet: Alle Prozessdaten, die während der Herstellung gewonnen werden, werden anhand von lernenden Data-Mining-Algorithmen analysiert und ausgewertet. So lassen sich Prozessdaten für zukünftige Produktkonfigurationen leichter als bisher vorhersagen. Und auch die Dauer der Produktentwicklung und -herstellung kann sich um bis zu 50 Prozent verkürzen. Die Projektpartner rechnen mit Kostenersparnissen bis zu 30 Prozent und gehen außerdem davon aus, dass sich auch die „Time-to-Market“ um 30 Prozent verkürzen wird.

Die Fertigungskette für die neuen medizinischen Instrumente aus FVK setzt auf den Prozess des Mikro-Pullwinding: Hierbei handelt es sich um eine Kombination aus Pultrusions- und Wickelverfahren zur kontinuierlichen Herstellung miniaturisierter Profile, das sich für kleine Stückzahlen bis hin zur Unikatfertigung eignet. Mit diesem Verfahren lassen sich sowohl die Festigkeit als auch Biegsamkeit der Produkte je nach Orientierung der eingesetzten Fasern anpassen. Ein weiterer Vorteil: Da die Fasern weder das Magnetfeld beeinflussen noch elektrische Leitfähigkeit besitzen, eignen sich die Instrumente besonders gut für den Einsatz im MRT und erlauben Medizinern eine völlig neue Sicht auf ihr Operationsgebiet.

Für die Magnetresonanztomographie eröffnen sich damit neben der reinen Diagnose weitere umfassende Einsatzfelder für therapeutische Anwendungen – dies gilt besonders bei strahlungsempfindlichen Patienten wie beispielsweise Kindern oder auch Schwangeren. Als erstes minimal-invasives Werkzeug entstand im Projekt Openmind ein Führungsdraht für Katheteranwendungen, wie sie häufig bei Eingriffen am Herzen genutzt werden.

Das neue Verfahren kann Gesundheitskosten reduzieren

Der Führungsdraht für Katheteranwendungen macht deutlich: Neben dem Nutzen für die Hersteller von Medizinprodukten trägt das Projekt nicht zuletzt auch dazu bei, Gesundheitskosten zu reduzieren. Denn Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen zusätzlich zu den reinen Behandlungskosten allein in Europa mehr als 45 Mrd. Euro Kosten pro Jahr. Individualisierte minimal-invasive Instrumente helfen Medizinern, die Effizienz ihrer Arbeit zu verbessern. Die moderne Medizin profitiert hierbei durch die sogenannten Schlüssellochoperationen, die die Genesungsdauer von Patienten deutlich verkürzen und außerdem Komplikationen verringern.

Last but not least noch ein weiterer Pluspunkt: Die flexiblen, vielseitig einsetzbaren Werkzeuge aus FVK können in Verbindung mit den Fortschritten bei den bildgebenden Verfahren als Wegbereiter für völlig neue Therapieangebote dienen.

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