3D-gedruckte medizinische Geräte: Der ultimative Leitfaden
3D-Druck ist ein Verfahren zur Herstellung von 3D-Komponenten, die in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Im Gesundheitssektor ist die Herstellung von 3D-gedruckten medizinischen Geräten aufgrund der Effizienz und der hohen Qualität des Verfahrens besonders wichtig. Wenn Sie mehr über den gesamten Prozess erfahren möchten, können Sie diesen Leitfaden lesen.
Was ist medizinischer 3D-Druck?
Beim medizinischen 3D-Druck werden dreidimensionale Komponenten hergestellt, die in der medizinischen Industrie verwendet werden. Diese Objekte werden Schicht für Schicht hergestellt, und die für den medizinischen 3D-Druck verwendeten Materialien sind allesamt für den medizinischen Bereich geeignet.
Es werden kundenspezifische Produkte wie Implantate, medizinische Geräte und anatomische Modelle hergestellt. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Komponenten, die individuell und präzise sind. Diese Komponenten können in verschiedenen Bereichen wie Zahnmedizin, Chirurgie und Prothetik verwendet werden.
Vorteile von 3D-gedruckten Medizinprodukten
Die Vorteile des 3D-Drucks für medizinische Geräte sind die folgenden:
Kundenspezifische medizinische Komponenten
Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung von personalisierten medizinischen Komponenten, die für einzelne Patienten gefertigt werden. In der Regel handelt es sich dabei um die Herstellung von 3D-gedruckten Prothesen und Implantaten. Da diese für einzelne Patienten entworfen werden, passen sie perfekt zu den Patienten.
Schnelles Prototyping
Der 3D-Druck ermöglicht die schnelle Erstellung von Designs und kann daher verwendet werden für schneller Prototypenbau von medizinischen Geräten. Die Methode hilft, den Entwicklungsprozess zu beschleunigen, und die Hersteller können die Geräte vor der Massenproduktion testen.
Komplexe medizinische Komponenten
Die herkömmlichen Methoden zur Herstellung medizinischer Geräte haben in der Regel Probleme mit der Produktion von Komponenten, die in Bezug auf das Design komplex sind. Der 3D-Druck hilft bei der Erstellung komplexer und detaillierter Designs. Daher können spezialisierte Komponenten leicht hergestellt werden.
Kosteneffiziente Fertigung
Der 3D-Druck eignet sich für Medizinprodukte, die stark individualisiert sind oder im Vergleich zur traditionellen Fertigung in kleinen Stückzahlen produziert werden. Solche Medizinprodukte sind kostengünstig und erweisen sich als wirtschaftliche Wahl für begrenzte Produktionsläufe, da keine teuren Werkzeuge und Formen benötigt werden.
Weniger Verschwendung
Der 3D-Druck ist ein Fertigungsverfahren, bei dem nur die benötigten Materialien verwendet werden, da es sich um ein additives Fertigungsverfahren handelt. Daher wird der Abfall im Vergleich zu den subtraktiven Fertigungsverfahren reduziert.
Grenzen von 3D-gedruckten Medizinprodukten
Neben den Vorteilen gibt es auch einige Nachteile von 3D-gedruckten medizinischen Geräten. Einige davon sind im Folgenden aufgeführt.
- Medizinprodukte müssen den strengen gesetzlichen Anforderungen genügen. Medizinprodukte sind von Natur aus sehr empfindlich, und auch das Zulassungsverfahren für diese Produkte ist zeitaufwändig und komplex.
- Es gibt eine breite Palette von Materialien für den 3D-Druck, aber nicht jedes Material ist für medizinische Anwendungen geeignet. Einigen von ihnen mangelt es möglicherweise an Biokompatibilität, da medizinische Geräte eine lange Lebensdauer und eine langfristige Nutzung erfordern.
- Beim 3D-Druck entsteht in der Regel eine raue Oberfläche. Viele medizinische Geräte wie Implantate und andere chirurgische Werkzeuge benötigen glatte Oberflächen.
- Die mechanischen Eigenschaften von 3D-gedruckten Bauteilen variieren je nach Druckverfahren und Art des verwendeten Materials. Nicht jede Art von Gerät hat die gleiche Verschleißfestigkeit, die bei einem herkömmlichen Herstellungsverfahren erforderlich ist.
Der Prozess des 3D-Drucks medizinischer Geräte
Einige der Verfahren, die für den 3D-Druck medizinischer Geräte gewählt werden, sind die folgenden:
SLA
Beim SLA-3D-Druck kommt ein Laser zum Einsatz, der das Harz nach dem Aushärten in flüssiger Form in den harten Kunststoff einbringt. SLA ist aufgrund der Materialvielfalt und der hohen Präzision, die es bietet, eine der beliebtesten Methoden zur Herstellung medizinischer Geräte.
Die im SLA-Verfahren hergestellten medizinischen Komponenten sind hochpräzise und bieten eine glatte Oberfläche. Daher können sich medizinische Komponenten, die enge Toleranzen und eine glatte Oberfläche benötigen, für dieses Verfahren entscheiden.
SLS
SLS ist ein Hochleistungslaser, der dazu beiträgt, die Partikel des Polymerpulvers während des Druckvorgangs zu verschmelzen und das gewünschte medizinische Bauteil herzustellen. Das SLS ist ein sehr effektives Verfahren, das für die Herstellung komplexer medizinischer Komponenten eingesetzt wird.
Das Verfahren benötigt keine Stützstruktur und eignet sich für Bauteile mit komplexen inneren Merkmalen, die dünne Wände und Hinterschneidungen benötigen. SLS eignet sich gut für Nylon und hilft bei der Herstellung von Medizinprodukten, die sterilisiert werden können und biokompatibel sind.
FDM
FDM ist eine Methode des 3D-Drucks, bei der das thermoplastische Filament geschmolzen und extrudiert wird. Die Düse des Druckers neigt dazu, die herzustellenden Komponenten Schicht für Schicht aufzutragen.
FDM ist mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel, die biokompatibel sind und sich für den Einsatz in der medizinischen Industrie eignen.
3D-gedruckte Materialien in medizinischer Qualität
Zu den Materialien, die für medizinische Anwendungen im 3D-Druck geeignet sind, gehören die folgenden:
Polymilchsäure (PLA)
PLA ist ein sehr beliebter Kunststoff, der im FDM-3D-Druck verwendet wird. Er ist kostengünstig und leicht zu verarbeiten und bietet biologische Abbaubarkeit. PLA und 3D-Druck eignen sich für die Herstellung medizinischer Geräte wie Fixierstifte, Platten, Knochengerüste und Schrauben.
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
ABS ist ein starkes und leichtes Material, das geschmolzen und für den 3D-Druck in eine Flüssigkeit verwandelt werden kann. Wenn es sich verfestigt, entstehen hochwertige, leichte medizinische Geräte. Diese mit 3D-gedrucktem ABS hergestellten Komponenten werden als Prothesen, orthopädische Korsetts und bei chirurgischen Eingriffen verwendet.
Polyetheretherketon (PEEK)
PEEK ist ein äußerst chemikalienbeständiges Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Es wird in vielen Anwendungen anstelle von Metall verwendet, darunter auch für maßgeschneiderte medizinische Geräte wie Implantate.
Titan
Titan wird im medizinischen Bereich für die Herstellung von 3D-gedruckten chirurgischen Instrumenten und Gelenkersatz verwendet. Implantate wie Wirbelsäule, Knie und Gelenke werden aufgrund der Biokompatibilität und der mechanischen Eigenschaften von Titan im 3D-Druckverfahren hergestellt.
Polyethylenglykol (PEG)
PEG hat biochemische Eigenschaften, die es für die medizinische Industrie geeignet machen. Daher werden die 3D-gedruckten PEG-Komponenten bei der Herstellung von Körpergewebe, Knochen und Knorpel verwendet.
Medizinische Anwendungen für den 3D-Druck
Zu den medizinischen Anwendungen für den 3D-Druck gehören u. a. folgende:
Prothetik und Knochenimplantate
Mit Hilfe des 3D-Drucks lassen sich individuelle Knochenimplantate herstellen, die der Anatomie des Patienten entsprechen. Wirbelsäulenimplantate und andere Gelenke werden im 3D-Druckverfahren hergestellt. Maßgefertigte Prothesen für Gliedmaßen können im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, wodurch sie erschwinglich sind und dem Patienten genau passen.
Chirurgische Werkzeuge
Chirurgische Instrumente, die bei komplexen Eingriffen wie Gelenkersatz verwendet werden und Präzision erfordern, werden im 3D-Druckverfahren hergestellt und bieten eine hohe Genauigkeit. Maßgeschneiderte chirurgische Instrumente können in einzigartigen Verfahren eingesetzt werden und die Effektivität von Operationen verbessern.
Zahnmedizinische Anwendungen
Der 3D-Druck wird in der Zahnmedizin häufig eingesetzt. Er hilft bei der Herstellung individueller Kronen, Brücken und Zahnimplantate, die auf den Mund des Patienten zugeschnitten sind. Darüber hinaus werden auch andere Hilfsmittel wie Retainer und Aligner im 3D-Druckverfahren hergestellt.
Hörgeräte
Hörgeräte sind für verschiedene Patienten sehr wichtig. Diese individuellen Hörgeräte müssen entsprechend der perfekten Passform und Form des Gehörgangs des Patienten entworfen werden. Sie bieten eine hervorragende Leistung und können im 3D-Druckverfahren hergestellt werden.
Schlussfolgerung
Der 3D-Druck ist in der Medizintechnik aufgrund seiner Flexibilität und Erschwinglichkeit sehr verbreitet. Mit diesem Verfahren können auch kundenspezifische Komponenten in kleinen Stückzahlen für einzelne Patienten hergestellt werden. Wenn Sie auf der Suche nach präzisen und qualitativ hochwertigen 3D-gedruckten Medizinprodukten für Ihre Anwendungen sind, können Sie sich an folgende Stellen wenden DEK.
FAQs
Wie läuft der 3D-Druck medizinischer Geräte ab?
Der Arbeitsablauf des 3D-Drucks besteht aus den Phasen von der Ideenfindung bis zur Herstellung der endgültigen Komponente durch 3D-Drucker mit Hilfe der additiven Fertigung.
Was sind die einzigartigen Fähigkeiten von 3D-gedruckten medizinischen Geräten?
Der 3D-Druck medizinischer Geräte ermöglicht die personalisierte Herstellung dieser Geräte nach den Spezifikationen jedes einzelnen Patienten.
