3D-Druck On-Demand Manufacturing in der Medizintechnik

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Die Medizintechnik ist ein sich schnell entwickelndes Feld, das von neuen Technologien und Innovationen profitiert. Relativ neu in der Branche ist On-Demand Manufacturing, das die Herstellung von Produkten auf Bestellung ermöglicht.

In den vergangenen Jahren ist immer mehr innovative Technologie in die Produktionsstraßen der Medizintechnik-Hersteller eingezogen, darunter auch 3D-Druck. Mithilfe der Drucker können nicht nur kleinere Stückzahlen und individuellere Teile schneller produziert werden, sondern es kann direkt auf Zuruf und erst bei Bedarf das richtige Teil erstellt werden.

Vorteile von On-Demand Manufacturing

• Maßgeschneiderte Produkte: 3D-Druck ermöglicht die Herstellung von Produkten, die perfekt auf die individuellen Bedürfnisse des Patienten oder des Anwenders zugeschnitten sind. Dies ist besonders wichtig in der Medizintechnik, wo Patienten oft unterschiedliche anatomische Gegebenheiten oder medizinische Probleme haben.

• Kürzere Lieferzeiten: On-Demand Manufacturing bedeutet eine schnellere Herstellung von Produkten, da es nicht mehr notwendig ist, Lagerbestände zu halten. Dies ist besonders wichtig in der Medizin, wo Patienten oft schnell auf Hilfsmittel angewiesen sind.

• Reduzierte Kosten: Durch die Produktion vor Ort werden Lager- und Lieferkosten fast komplett beseitigt, was das gesamte Produktportfolio günstiger macht.

• Komplexere Geometrien möglich: Die Herstellung von komplexen Geometrien, die fester und leichter sind als herkömmliche Stangenware, können Emissionen reduzieren.

• Verbesserte Zusammenarbeit: Die digitale Natur von On-Demand Manufacturing geht einher mit einer abteilungs-, grenz- und branchenübergreifenden Kollaboration verschiedener Teams. So können lokale Krankenhäuser und Arztpraxen individuelle Prothesen vor Ort herstellen, auf Basis von Druckvorlagen aus anderen Ländern.

• Reduzierung von Abfall und Emissionen: Globale Lieferketten sind durch ihre langen Transportwege und damit anfallenden hohen Emissionen besonders umweltschädlich. On-Demand Manufacturing umgeht durch die standortnahe Produktion diese Problematik. Außerdem werden durch die zielgerichtete Produktion Abfälle vermieden.

On-Demand Manufacturing kann in der Medizintechnik bereits in einer Reihe von Bereichen unterstützen:

• Implantate: Mithilfe des 3D-Drucks können Implantate hergestellt werden, die perfekt auf die anatomischen Gegebenheiten des Patienten zugeschnitten sind. Dies kann die Heilungszeit und die Erfolgsrate von Operationen verbessern. Und mit On-Demand Manufacturing kann dies direkt in der Klinik passieren.

• Prothesen: Die Herstellung von Prothesen, die an die individuellen Bedürfnisse des Patienten angepasst sind, ist ein großes Anwendungsfeld. Dies kann die Mobilität und Lebensqualität von Patienten verbessern.

• Chirurgische Instrumente: Bestimmte Operationen oder Eingriffe bedürfen bestimmter Instrumente. Mithilfe von On-Demand Manufacturing lassen sich Zeitpläne verkürzen, da die Instrumente direkt in der Klinik produziert werden können.

• Medizinische Hilfsmittel: Auch kann 3D-Druck zur Herstellung einer Vielzahl von medizinischen Hilfsmitteln verwendet werden, darunter Orthesen, Bandagen oder auch Masken. Dies kann die Kosten für die Gesundheitsversorgung senken. Während der Corona-Pandemie z. B. wurden Maskenclips für Klinik-Personal am Ort des Bedarfs gedruckt.

3D-Druck für Veteranen

Ein Beispiel für den Einsatz von 3D-Druck in der Medizintechnik und die Vorteile von On-Demand Manufacturing ist die Zusammenarbeit von Markforged mit dem Central Virginia Veterans Affairs Health Care System. Einen Stift zu nutzen, ist für viele von uns selbstverständlich. Aber bei einigen Menschen, u. a. ehemaligen und aktiven Soldaten, sorgen Erkrankungen, die die Griffkraft, die motorischen Fähigkeiten oder die Geschicklichkeit der Hand beeinträchtigen, dafür, dass sie das nicht mehr tun können.

Gleichzeitig ist Zeit etwas, das in klinischen Einrichtungen nicht im Übermaß vorhanden ist. Neben der Untersuchung und der Beurteilung jedes Patienten muss das Gesundheitspersonal im Fall der Veteranen auch Schienen entwickeln, um die individuellen Probleme jedes Einzelnen zu lösen. Die Ingenieure des Assistive-Technology-Teams arbeiten mit Ergotherapeuten zusammen, um für ihre Patienten individuelle Schienen zu entwerfen, die funktionieren und ihnen das Greifen von Stiften, Bleistiften und Griffeln ermöglichen. Angesichts der Anforderungen im schnelllebigen Krankenhausbetrieb benötigte das Team also eine zuverlässige, schnelle und einfache Methode zur Herstellung von Schienen aus flexiblem Material. Die Lösung war 3D-Druck, genauer gesagt On-Demand Manufacturing. Mithilfe der Kombination aus Software und Hardware konnten die Schienen am Ort des Bedarfs gedruckt werden, ohne dass Lieferzeiten mit einkalkuliert werden mussten. Außerdem konnten die Validierung sowie schnellere Iterationen und Designzyklen ermöglicht werden. Dank der Softwarekomponente des 3D-Druckers können bereits hergestellte Teile auch weiterhin für verschiedene Patienten mit ähnlichen Bedürfnissen verwendet werden, da durch schnelle Iteration ein Design gefunden werden kann, das bereits für andere Personen funktionierte, um es dann für den jeweiligen neuen Patienten anzupassen.

Herausforderungen beim Einsatz von 3D-Druck in der Produktion

Trotz der vielen Vorteile, die 3D-Druck bietet, ist er noch nicht großflächig in der Produktion eingesetzt. Dies liegt an einer Reihe von Herausforderungen, darunter:

• Qualitätskontrolle und Zertifizierung: Bislang fehlen industrieübergreifende Zertifikate für On-Demand Manufacturing. Für die Medizintechnik ist auch die Frage nach der Produkthaftung besonders wichtig. Um diese Zertifikate zu erstellen, müssen die verschiedenen Interessengruppen aus Industrie und Politik zusammenarbeiten.

• Digitale Infrastruktur: Für die On-Demand-Fertigung braucht es fortschrittliche digitale Systeme und Netzwerke. Es ist für Betriebe unerlässlich, über zuverlässige digitale Lösungen zu verfügen, um eine sichere Datenkommunikation zu gewährleisten. Es gibt bereits Ansätze, wie die Blockchain-Technologie, aber hier ist noch ein weiter Weg zu gehen, bevor die Infrastruktur das leisten kann, was die Medizintechnik braucht.

• Bildung: Derzeit wird bereits in digitale Fähigkeiten investiert, aber gerade mit Blick auf den 3D-Druck bedarf es weiterer Schulungen für die Produktionsbelegschaft. Alle Teams in der Konstruktion, im Design und der Fertigung müssen zusammenarbeiten, um die Vorteile des On-Demand Manufacturing vollständig zu nutzen. Sowohl die Industrie als auch Bildungsanstalten sollten gemeinsam mit Institutionen wie Print City und I-Aero daran arbeiten, um die notwendige theoretische und praktische Bildung für das volle Potenzial von On-Demand Manufacturing zu sichern.

Neben den bereits genannten Vorteilen bietet On-Demand Manufacturing auch das Potenzial, neue Anwendungen in der Medizintechnik zu ermöglichen. So könnten beispielsweise 3D-gedruckte Implantate aus biologisch abbaubaren Materialien entwickelt werden, die sich im Körper selbst regenerieren.

Die Entwicklung von On-Demand Manufacturing in der Medizintechnik ist ein dynamischer Prozess. Mit der weiteren Entwicklung von 3D-Drucktechnologie und -prozessen ist davon auszugehen, dass 3D-Druck in Zukunft eine immer größere Rolle in der Medizintechnik spielen wird.

* Die Autorin: Gesa Schneider ist Senior Territory Manager Central Europe bei Markforged.

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