Wie wird aus feinem Metallstaub ein robustes Werkstück, das als Ersatz für das zweitgrößte Gelenk des menschlichen Körpers hält? Die Experten des Swiss m4m Centers geben einen Einblick in den 3D-Druck von Hüftimplantaten.
Am PC wird das Modell für den 3D-Druck von Hüftpfannen geplant.
(Bild: Nicolas Zonvi)
Wie von Zauberhand wachsen in 3D-Druckern komplexe Werkstücke heran: Schicht für Schicht für Schicht – ohne menschliches Zutun, wie es auf den ersten Blick erscheint. Doch die additive Fertigung ist anspruchsvoll und erfordert viel Handarbeit mit Fingerspitzengefühl, wie das Team des „Swiss m4m Center“ in Bettlach weiß. Das Technologie-Transferzentrum bei Solothurn in der Schweiz arbeitet nicht gewinnorientiert, sondern fördert den 3D-Druck in der Medizintechnik-Branche – mit Weiterbildung und neuen Projekten. Die Zielgruppe sind Schweizer KMU, denen Erfahrung und Ausrüstung für diese zukunftsträchtige Technologie fehlt. Im September 2020 eröffnet, ist das „Swiss m4m Center“ seit Mitte April 2021 zertifiziert – nach der ISO-Norm 13485:2016 für medizintechnische Produkte. Dieser Schritt erlaubt es den Fachleuten nun, mit der Produktionslinie, die sie zuvor installiert und getestet hatten, reale Produkte herzustellen. Dazu zählen beispielsweise Hüftimplantate.
Welches technische Know-How hinter der Fertigung von Implantaten steckt, zeigen die Spezialisten des Schweizer Unternehmens in einer Bildergalerie. Die Fotostrecke gibt einen detaillierten Einblick in die verschiedenen Arbeitsschritte, von der Planung über den 3D-Druck der Werkstücke und die anschließende Reinigung bis zum fertigen Implantat – sterilisiert und einsatzbereit für den Operationssaal.
Die Allianz für fortschrittliche Fertigungsverfahren
Das „Swiss m4m Center“ gehört zur „AM-TTC Alliance“ (Advanced Manufacturing Technology Transfer Centers). Sie entstand auf Initiative der Empa und hat ein Mandat des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI), Anträge zu evaluieren und die Entwicklung der AM-TTC-Zentren zu überwachen. Neben dem Swiss m4m Center gibt es derzeit das Anaxam (Analytics with Neutrons and X-Rays for Advanced Manufacturing) am Paul-Scherrer-Institut (PSI). Im laufenden Jahr wird die Allianz einen Call mit dem Ziel starten, zwei bis drei weitere Zentren aufzubauen. Zu den Mitgliedern der Allianz gehören 22 Organisationen, darunter neben der Empa die ETH Zürich und die technische Hochschule EPFL in Lausanne sowie Unternehmen wie ABB, Siemens und Industrieverbände.
Weitere Artikel über Auftragsfertigung und Fertigungseinrichtungen finden Sie in unserem Themenkanal Fertigung.
* N. Raabe, EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, 8600 Dübendorf
(ID:47787091)
Stand vom 15.04.2021
Es ist für uns eine Selbstverständlichkeit, dass wir verantwortungsvoll mit Ihren personenbezogenen Daten umgehen. Sofern wir personenbezogene Daten von Ihnen erheben, verarbeiten wir diese unter Beachtung der geltenden Datenschutzvorschriften. Detaillierte Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.
Einwilligung in die Verwendung von Daten zu Werbezwecken
Ich bin damit einverstanden, dass die Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planckstr. 7-9, 97082 Würzburg einschließlich aller mit ihr im Sinne der §§ 15 ff. AktG verbundenen Unternehmen (im weiteren: Vogel Communications Group) meine E-Mail-Adresse für die Zusendung von redaktionellen Newslettern nutzt. Auflistungen der jeweils zugehörigen Unternehmen können hier abgerufen werden.
Der Newsletterinhalt erstreckt sich dabei auf Produkte und Dienstleistungen aller zuvor genannten Unternehmen, darunter beispielsweise Fachzeitschriften und Fachbücher, Veranstaltungen und Messen sowie veranstaltungsbezogene Produkte und Dienstleistungen, Print- und Digital-Mediaangebote und Services wie weitere (redaktionelle) Newsletter, Gewinnspiele, Lead-Kampagnen, Marktforschung im Online- und Offline-Bereich, fachspezifische Webportale und E-Learning-Angebote. Wenn auch meine persönliche Telefonnummer erhoben wurde, darf diese für die Unterbreitung von Angeboten der vorgenannten Produkte und Dienstleistungen der vorgenannten Unternehmen und Marktforschung genutzt werden.
Falls ich im Internet auf Portalen der Vogel Communications Group einschließlich deren mit ihr im Sinne der §§ 15 ff. AktG verbundenen Unternehmen geschützte Inhalte abrufe, muss ich mich mit weiteren Daten für den Zugang zu diesen Inhalten registrieren. Im Gegenzug für diesen gebührenlosen Zugang zu redaktionellen Inhalten dürfen meine Daten im Sinne dieser Einwilligung für die hier genannten Zwecke verwendet werden.
Recht auf Widerruf
Mir ist bewusst, dass ich diese Einwilligung jederzeit für die Zukunft widerrufen kann. Durch meinen Widerruf wird die Rechtmäßigkeit der aufgrund meiner Einwilligung bis zum Widerruf erfolgten Verarbeitung nicht berührt. Um meinen Widerruf zu erklären, kann ich als eine Möglichkeit das unter https://support.vogel.de abrufbare Kontaktformular nutzen. Sofern ich einzelne von mir abonnierte Newsletter nicht mehr erhalten möchte, kann ich darüber hinaus auch den am Ende eines Newsletters eingebundenen Abmeldelink anklicken. Weitere Informationen zu meinem Widerrufsrecht und dessen Ausübung sowie zu den Folgen meines Widerrufs finde ich in der Datenschutzerklärung, Abschnitt Redaktionelle Newsletter.
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/cc/bf/ccbf15b0dfe23f235babc1923cd37f3d/0112152395.jpeg "Das Compamed Suppliers Forum by Devicemed bietet die Möglichkeit, sich aktiv auf der Compamed 2023 einzubringen. Interessierte können bis 31. Juli Vortragsvorschläge einreichen. (Bild: Breunig – VCG)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/24/ba/24ba5d4bf0191be4a66840d8e050e878/0111980549.jpeg "BV-Med-Geschäftsführer Möll und Spectaris-Geschäftsführer Mayer: „Ein Ausstieg aus PFAS hätte massive Auswirkungen auf die Patientensicherheit, die Innovationsfähigkeit der Medizintechnik und letztlich auch auf wichtige Zukunftsinitiativen der Europäischen Union. Die Politik muss jetzt zügig handeln.“ (Bild: BV-Med/Spectaris)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/95/0a/950a9fb8d0f64ef66cab9d149e70e5e9/0111765493.jpeg "Röntgenbilder: Im Röntgenreport 2023 hat der TÜV Mängel bei medizinischen und technischen Röntgengeräten festgestellt. (Bild: hysw001)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/59/a6/59a6785e5455ffa4b3f00310a1e2f320/0111813326.jpeg "„Trotz der zahlreichen Herausforderungen gehen wir gehen davon aus, dass die deutsche Medizintechnik-Industrie ihren Umsatz im Jahr 2023 erneut steigern wird – zumindest nominal“, fasst Dr. Martin Leonhard, Vorsitzender der Medizintechnik bei Spectaris, die Lage der Branche zusammen. (Bild: Spectaris)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/60/86/6086352fb40e7eb75c673ce05b057177/0112154898.jpeg "Monogram Orthopaedics setzt bei ferngesteuerten, simulierten Roboteroperationen auf Software-Konnektivitätslösung RTI Connext Anywhere. (Bild: Monogram Orthopaedics)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/00/38/0038bac7a9c9384516ec4f8f8536c9da/0112108474.jpeg "Eine Kappen-Komponente für eine Endoprothese sowie Endoprothese oder künstliches Gelenk mit dieser Komponente. (Bild: Mathys AG/DPMA)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/79/4e/794edfff5714323818204626bd375b55/0111726785.jpeg "Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachverfolgen eines Implantats. (Bild: MAXXOS - Medical GmbH/DPMA)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/81/ea/81ea4e38035ee76ed23c1ddf1e34b536/0111391235.jpeg "Im Buch werden folgende intelligente Materialien behandelt: piezokeramische und magnetostriktive Materialien, thermische und magnetische Formgedächtnislegierungen, dielektrische und magnetorheologische Elastomere, magnetorheologische und elektrorheologische Flüssigkeiten sowie piezoelektrische Polymere und Formgedächtnispolymere.
(Bild: VCG)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/bd/ab/bdab6402f70ee34f2ae4ea0c2727d5df/0112116565.jpeg "1zu1 und Storz Medical realisieren im 3D-Druck kompakte, strömungsoptimierte Luftverteiler für ein Medizintechnik-Gerät. (Bild: Darko Todorovic)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/e4/82/e48202e20a260aa5529320f5eb3a49cf/0111863296.jpeg "3 Deus Dynamics hat eine Reihe von anatomischen Modellen, die für die präoperative Simulation/Planung oder die Validierung von sich in der Entwicklung befindenden Medizinprodukten verwendet werden. (Bild: 3 Deus Dynamics)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/48/03/4803611eaf223a2b6f2f1b133bba078f/0111519198.jpeg "Ein für die Medizintechnik wichtiges Anwendungsfeld ist das Lasermarkieren. Ein besonderes Verfahren ist hier das Black Marking: Es führt zu einer äußerst dunklen, kontrastreichen Beschriftung der Oberfläche. (Bild: TRUMPF Gruppe)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/27/0c/270cf2562acab3d61c840e0e35dcd4fb/0111210947.jpeg "Die Kombination der Technologie von Curiteva mit dem hochmodernen Material Vestakeep i4 3DF von Evonik bietet die Möglichkeit, die Integration und Heilung in der Wirbelsäulenchirurgie zu verbessern. (Bild: Evonik Industries AG)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/c5/a0/c5a079ca73be664a0bf774905aa84bf8/0111443836.jpeg "Ein Vigilanz-System ist ein System zur Überwachung der Sicherheit und Wirksamkeit von medizinischen Geräten und Produkten. (Bild: © Wit; iiierlok_xolms - stock.adobe.com)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/01/07/0107034cc69319ed4ef43e38a9ad085a/0111114528.jpeg "Das Medtec-live-Forum aus dem vergangenen Jahr in Stuttgart. Der Industrial Summit wird in diesem Jahr auch direkt in der Ausstellung stattfinden, damit die Besucher sich spontan entscheiden können, sich einzelne Vorträge anzuhören. (Bild: Vogel Communicatons Group/Julia Engelke)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/4f/1b/4f1be40670451e61d8895bfca9fdcaae/0111388836.jpeg "Von Eudamed bis UDI: ERP-Spezialist Oxaion auf der Medtec Live with T4M vom 23. bis 25. Mai, am Gemeinschaftsstand des VDMA in Halle 1, Stand 321. (Bild: Oxaion)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/ab/08/ab08a4397fe38624c4f163e465b93480/0111234200.jpeg "Die Infografik zeigt die Vorteile einer SaaS-Lösung. (Bild: Kumavision)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/5f/57/5f578acdcf0b4579af100d9c3851070e/0112181507.jpeg "Die MDR wird 6 – Zeit, für ein Zwischenfazit. (Bild: Wellnhofer Designs - stock.adobe.com)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/73/bf/73bf27353e9c9087b1bf67fb37e52fd9/0112125626.jpeg "(Bild: serap - stock.adobe.com)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/89/93/89935df7e1fbb8cbd5bc4550490ffed5/0111363260.jpeg "Die neuen Guidances sollen Medizintechnikherstellern als Orientierungshilfe dienen. (Symbolbild) (Bild: Shawn Hempel - stock.adobe.com)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/d0/f2/d0f2a3917d642517f394b4cceda32173/85729301.jpeg "Unter E-Health versteht man den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien im Gesundheitswesen. (Bild: ©momius - stock.adobe.com)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/4d/72/4d726ed29312d0d47c622d1cbc4ea9f0/0111013633.jpeg "Wie die Videos aufgebaut sein und welche Inhalte sie abdecken sollten, dazu haben die DiGA-Expertinnen und -Experten der AG in einer aktuellen Veröffentlichung Vorschläge als Hilfestellung für die Hersteller erarbeitet. (Bild: frei lizenziert)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/fe/98/fe98b8c56e8f74fd3680a68b1004d59a/0110086307.jpeg "Im neuen KIT-Zentrum „Health Technologies“ wollen Forschende gemeinsam mit Studierenden und der Gesellschaft unter anderem die Digitalisierung in der Gesundheitsversorgung vorantreiben. (Bild: Markus Breig - KIT)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/6d/84/6d84276dc0059dc3bbd247b9ba176045/0109958630.jpeg "Die eingereichten Lösungen wollen die Digitalisierung des Gesundheitswesens voranbringen (© vertigo3d, Getty Images via Canva.com)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/26/4b/264bf154cbf4d10e969aed92ff8305e6/0112107405.jpeg "Die Entstehung der biokompatiblen Mikrofaser aus der Nähe betrachtet. (Bild: David Baumgartner, Francesco Marangon - TU Graz )")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/f7/6f/f76fea2d4c51639e56d186c6ca73b8a7/0111416605.jpeg "Radiologen werden von künstlicher Intelligenz unterstützt. Dabei können sich Mensch und Maschine ergänzen. (Bild: Dmitriy Gutarev)")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/8a/af/8aaf66827fb4c15be76e3fb46fc3c810/0111426329.jpeg "Im Rahmen ihres ERC-Projekts „SmartCore“ entwickelten Coclite und ihr Team das Drei-in-Eins-Hybridmaterial „Smartskin“, das der menschlichen Haut sehr nahe kommt. (Bild: Lunghammer – TU Graz )")
:quality(80)/p7i.vogel.de/wcms/91/60/9160f9735f2dbe3ef88b8b93534b4d65/0111500744.jpeg "Das Kernstück der Spektroskopie-Kapsel beinhaltet das System-in-Package, eine flexible Leiterplatte und eine Keramikplatte. (Bild: Fraunhofer IZM)")
:fill(fff,0)/images.vogel.de/vogelonline/companyimg/130700/130777/65.jpg "Neues Logo_550 pxl_maxon_logo_standard_rgb_50mm.jpg ()")
:quality(80)/images.vogel.de/vogelonline/bdb/1901000/1901014/original.jpg "<b>01: Planen</b><br> Im 3D-Drucker sollen Titan-Implantate für Hüftgelenke entstehen: Hüftpfannen mit 50 Millimetern Durchmesser, in denen sich der Oberschenkelknochen von Patienten natürlich bewegen kann, damit sie wieder beschwerdefrei gehen können. Auf dem Monitor sieht man die Oberflächenstruktur: 0,5 Millimeter dünne Stäbchen bilden ein raues Netzwerk, mit dem sich das Implantat beim Einwachsen im Knochen verankern soll. Die Löcher dienen später als Anschlüsse für die Verschraubung im Hüftknochen.")
:quality(80)/images.vogel.de/vogelonline/bdb/1901000/1901012/original.jpg "<b>02: Der Rohstoff</b><br> Das Pulver, aus dem der Drucker später das Werkstück „schmilzt“, trägt den Namen „Titan Grade 23“: eine Legierung aus runden Körnchen, durchschnittlich 35 Mikrometer dick. Ihre Zusammensetzung erfüllt strenge Anforderungen für Implantate. Sie ist biokompatibel, korrosionsbeständig und lässt sich gut beschichten. Der Preis pro Kilo: etwa zwischen 200 und 400 €.<br>Aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften gilt Titan Grade 23 als die am meisten genutzte Titanlegierung auf der Welt. Sie ist besonders rein, weil die Gehalte an Fremdelementen wie Eisen niedrig gehalten werden.")
:quality(80)/images.vogel.de/vogelonline/bdb/1901000/1901013/original.jpg "<b>03: Staubtrocken muss es sein</b><br> Projektmanager Marco Flury, gelernter Maschinenbauingenieur, misst die Feuchtigkeit im Titanpulver. Damit das Pulver keine Klümpchen bildet und die richtige Konsistenz und Beweglichkeit für den 3D-Drucker hat, sollte der Wert laut dem Fachmann unter 10 % liegen. Bei diesem Test sind es 2,2 %.")
:quality(80)/images.vogel.de/vogelonline/bdb/1901000/1901015/original.jpg "<b>04: Der Computer errechnet die Druckvorlage</b><br> Aus dem Entwurf im Büro errechnet der Computer in der Fabrikationshalle ein Druckmodell – inklusive feingliedriger Zusatzstrukturen, die das Implantat bei seiner Entstehung im Drucker abstützen und später wieder entfernt werden (grün). Aus dem 3D-Modell entstehen dann die Befehlsdateien für jede einzelne Lage, aus denen der Drucker das Implantat „aufschichten“ wird. In diesem Fall: 902 Schichten.")