Trends aus dem 3D-Druck

LaserCUSING

Verbesserte kraniomaxillofaziale Implantate durch 3D-Metalldruck

Die kraniomaxillofaziale Chirurgie widmet sich Patienten mit Störungen bzw. Asymmetrien im Schädelaufbau sowie im Kiefer-/Gesichtsbereich. Derartige Deformationen können die Sinnesfunktionen der Betroffenen negativ beeinträchtigen und funktionale Störungen hervorrufen, auch psychosoziale Probleme sind häufig die Folge. Individualisierbare Metallimplantate aus dem 3D-Drucker können im Rahmen der Therapie eine große Hilfe leisten.


Die Materialien

Grundsätzlich entscheidet sich ein Chirurg heute für drei Arten von Kraniomaxillofazial-Implantaten: Kunststoffimplantate, z. B. aus Polyetheretherketon (PEEK), tiefgezogene Bleche, Titan Mesh, Titan Solid und jetzt auch additiv hergestellte Titanimplantate. Aufgrund seiner hervorragenden Biokompatibilität und seiner hohen Korrosionsbeständigkeit hat der Werkstoff Titan immens an Bedeutung gewonnen und hat sich im medizinischen Bereich erfolgreich als Material der Wahl etabliert. Anders als PEEK, fördert Titan die Osseointegration und ist daher das perfekte Material für Implantate in Kombination mit Gitterstrukturen, welche additiv hergestellt werden. Titanimplantate werden je nach Indikation als Mesh oder als hochfeste Rekonstruktionsvariante Solid ebenfalls individuell entwickelt und konventionell gefertigt.


Laserschmelzverfahren

Seit 2013 fertigt die Karl Leibinger Medizintechnik patientenspezifische Individual-Implantate per Metall-3D-Druck, um durch Distraktion und Osteosynthese Traumata oder Missbildungen zu korrigieren. Die Basis bildet das Laserschmelzverfahren LaserCUSING von Concept Laser, deren M2 cusing-Anlage bei Karl Leibinger Medizintechnik zum Einsatz kommt.

Die Spezifikationen der M2 cusing

Nun seien selbst großflächige, geometrisch komplexe Rekonstruktionen möglich. Zusätzlich könne die Geometriefreiheit auch auf bestimmte ästhetische Anforderungen eingehen. Für den Chirurgen ginge es nicht ausschließlich um die Wiederherstellung der Funktionalität, sondern immer auch um Ästhetik. Die Teile verfügen über eine hohe Festigkeit, und das Material sei biokompatibel. Selbst Allergiker würden Titan hervorragend annehmen. Frank Reinauer, Leiter Innovation und Produktion Biomaterialien der Karl Leibinger Medizintechnik GmbH & Co. KG:

„Unter zahlreichen Aspekten sehen wir Titan als Benchmark in der Implantattechnik.“

Die additive Fertigung mit Metall biete zudem die Möglichkeit, bestimmte partielle Oberflächenrauheiten des Implantats herzustellen, sodass es an den Rändern des Implantats sehr schnell mit dem Knochen zusammenwachsen könne. Frank Reinauer:

„Aber noch ein weiterer sehr wichtiger Aspekt spricht für additiv hergestellte Titanimplantate: Die patientenspezifische Geometrie und Passgenauigkeit. Dies bedeutet letztlich ein hohes Maß an Funktionalität.“

Der Chirurg kann sich, mit bildgebenden Verfahren wie CT (Computertomografie) oder MRT (Magnetresonanztomografie), auf die spezifische Anatomie eines einzelnen Patienten einstellen. Diese Daten bereiten die Ingenieure der Karl Leibinger Medizintechnik zu STL-Daten auf, die als Ausgangsdaten für 3D-Konstruktion und Fertigung auf einer M2 cusing von Concept Laser dienen.


Der Fertigungsablauf

Bei Karl Leibinger kann man von einer digitalen Prozesskette sprechen. Der Bauteileaufbau auf der M2 cusing erfolgt sehr zeitnah, und selbst großflächige Teile finden im Bauraum von 250 x 250 x 280 mm³ (x, y, z) Platz. Die M2 cusing ist gemäß ATEX-Richtlinien konstruiert und ermöglicht somit eine sichere Verarbeitung von reaktiven Werkstoffen wie Titan oder Titanlegierungen. Frank Reinauer (siehe Bild): „Concept Laser hat sicherlich bei der Verarbeitung von reaktiven Materialien in puncto Sicherheit und durch ein kontaminationsfreies Konzept Maßstäbe in der Fertigung additiver Bauteile gesetzt.“ Wie alle Maschinenlösungen von Concept Laser verfügt auch die M2 cusing aus Gründen der Bedienerfreundlichkeit und Sicherheit auch über eine räumliche Trennung von Prozesskammer und Handhabungsbereich. Sie ist robust und für den 3-Schicht-Betrieb geeignet. Nach dem Bauteileaufbau werden die Teile zum Spannungsabbau wärmebehandelt und in einem Reinraum der Klasse 7 sterilisiert und verpackt.


Quellen: Concept Laser, Karl Leibinger Medizintechnik


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