Additive Fertigung von Keramik für biomedizinische Anwendungen

Additive Fertigung von Keramik für biomedizinische Anwendungen

Schädelimplantat für 3DCERAM-Drucktechnologie 

3DCERAM nutzt die 3D-Drucktechnologie der Stereolithographie (SLA) seit mehr als zehn Jahren für die Herstellung nach Maß oder von kleinen Serien von Knochenersatz (Zwischenwirbelkäfige und tibiale Osteotomiekeile) und Schädelkranial oder Kieferknochenimplantate. Diese Technologie ist in der Lage, Keramikkomponenten Schicht für Schicht unter Verwendung eines Lasers herzustellen, welcher eine Paste aus lichtempfindlichem Harz und Keramik polymerisiert. Die Teile werden dann einer Wärmebehandlung (entbinden, gefolgt von sintern) unterzogen. Diese beseitigt das Harz und verdichtet die Keramik.

Keramik ist eine Schlüsselkomponente des wachsenden Marktes für Biomaterialien. Aufgrund der vielen Eigenschaften wie die biologische Abbaubarkeit, die Biokompatibilität, die antibakterielle Wirkung und viele weitere sind keramische Materialien im medizinischen Bereich unverzichtbar geworden. Auf dem biomedizinischen Markt angewendet, ermöglicht der 3D-Druck die Realisierung von Knochenersatz, kundenspezifischen Keramikimplantaten und chirurgischen Werkzeugen. Die herausragende Biokompatibilität von Keramik, die extrem regelmäßig poröse Struktur und die mechanische Festigkeit sind die Hauptqualitäten der 3D-Biokeramik. Eine Studie von Smithers Rapra prognostiziert das schnelle Wachstum 3D-gedruckter, medizinischer und pharmazeutischer Produkte in den nächsten 10 Jahren von einem 400 Millionen US-Dollar-Markt in 2016 auf einen 6-Milliarden-Dollar-Markt bis 2027. Die Hauptvorteile der additiven Fertigung für die Orthopädie sind die Fähigkeit zur Knochenintegration.

Es ermöglicht auch die Herstellung komplexer Teile in verschiedenen Größen, Formen und Designs. Die additive Fertigung verleiht dem biomedizinischen Standardprozess eine neue Dimension. Mehrere keramische 3D-Drucktechnologien wurden entwickelt, um auf die neuen Herausforderungen des biomedizinischen Sektors reagieren zu können. Bosch Healthcare Solutions (BHCS) ist am Markt etabliert und fungiert als Lieferant von komplexen Keramikkomponenten für chirurgische Geräte an Medizintechnik-unternehmen. Das Auftragsvolumen wächst schnell. Enge Entwicklungszusammen-arbeit mit dem o.g. Firmen, Ärzten und dem Robert-Bosch-Krankenhaus zeigt, dass es in Zukunft einen erheblichen Anstieg in einfachen gefragten chirurgischen Instrumenten für intelligente Komponenten oder Baugruppen und theranostische Implantate (Therapie und Diagnose in einem Implantat) geben wird. Denn theranostische Implantate gibt es heute nicht mehr.

Die beschriebene Tendenz basiert auf den Wunsch beziehungsweise Bedarf für:

  • Erhöhung der Sicherheit für Patient und Arzt bei komplizierten Operationen – effiziente und sichere chirurgische Eingriffe und Verfahren führen zu einer verkürzten Heilungszeit
  • Theranostische Implantate erfordern weniger Nachsorge nach der Operation und bieten mehr Sicherheit und Komfort für den Patienten mit dem Implantat. Diese Implantate enthalten den höchsten Grad an funktioneller Integration, d.h. Sensoren, Antennen, Aktuatoren und Energiegewinnungskomponenten, die das Implantat wartungsarm halten und ein autarkes System im menschlichen Körper bilden.
  • Der anhaltende Kostenanstieg im Gesundheitswesen macht intelligente Komponenten und Implantate notwendig, da mit dieser Technologie die Kosten für die Patientenversorgung gesenkt werden.

 

ANWENDUNGEN FÜR DEN 3D-DRUCK:

Käfige und Keile: Die additive Fertigung ermöglicht die Kontrolle des Standorts und der Geometrie der Poren von Keramikersatzstoffen im Gegensatz zu Implantaten, die durch die Zugabe von organischem Schaum oder Porogenen porös hergestellt werden. Die dreidimensional strukturierte Porosität und der konstante Durchmesser, der vollständig miteinander verbundenen Poren, tragen zur Förderung der Osteointegration und der mechanischen Festigkeit der Ersatzmaterialien bei. Die mechanische Druckfestigkeit ist drei- bis fünfmal höher als die herkömmlichen porösen Strukturen.

Zwischenwirbelkäfige in Al2O3

Knochenersatz: 3DCERAM hat eine Stereolithographie-Technologie für die Herstellung von maßgeschneiderten biokeramischen Schädel- oder Kieferknochenimplantaten mit dem genannten Namen BioCranium® entwickelt. Die kundenspezifischen Hydroxylapatit-Keramikimplantate ermöglichen den Austausch der wichtigen Knochendefekte der Schädelkuppel und des Kieferknochenteils und bieten somit eine Gewährleistung für den Schutz der darunter liegenden anatomischen Strukturen. Diese benutzerdefinierte Methode wird auch in der rekonstruktiven Chirurgie für Patienten mit einem Verlust von kraniofazialer Knochensubstanz nach einem chirurgischen Eingriff verwendet. Die Keramikimplantate sind eine Alternative zu den Knochentransplantaten, die sehr oft vom Patienten selbst stammen. So vermeiden sie zusätzliche Schmerzen.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Scroll to Top