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Von Implantaten zu Organen
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Medizintechnik

Von Implantaten zu Organen

Additive Fertigung wird in der Medizin seit Jahren u.a. für Implantate genutzt – aktuelle Forschungen zeigen den Weg in die Zukunft

In der Welt der Medizin erfahren Patienten und Ärzte immer mehr Unterstützung durch Additive Fertigung. Eine Unterstützung, an der eigentlich kein Weg vorbei geht, weil sie den einen das Leben, den anderen die Arbeit erheblich erleichtert.

Ein hervorragendes Bespiel ist ein Thema, das schon zu den ersten Erfolgen aus der Kombination von Additiver Fertigung und Medizintechnik gehörte: Ersatzgelenke und Knochenimplantate. Hier hat die Additive Fertigung große Fortschritte und Erfolge erzielt. Inzwischen geht es nicht mehr um die Frage, ob man hier 3D-Druck sinnvoll einsetzt, sondern wie Prozesse beschleunigt und Materialien verbessert werden können.

Auch wirtschaftlich wird das Anwendungsfeld Medizin für die Additive Fertigung immer attraktiver. Allied Market Research prophezeit für das Jahr 2020 einen weltweiten Umsatz von 2,3 Milliarden US-Dollar in diesem Bereich.

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und Entwicklungschancen zeigen sich bereits in aktuellen Forschungsergebnissen: Am MIT sind innerhalb von wenigen Minuten Gegenstände in der Größe gängiger Implantate entstanden. Mit diesem Produktionstempo wäre es möglich, ein benötigtes Implantat während einer laufenden Operation Zehntelmillimeter genau zu bemaßen, ein digitales 3D-Modell zu erzeugen und noch im oder am Krankenhaus zu fertigen. Nicht zufällig lässt sich bereits ein interessanter Trend beobachten: 3D-Dienstleister werden in der Nähe von Krankenhäusern aufgebaut – oder die Krankenhäuser stellen sich eigene 3D-Drucker ins Haus.

Auch in der Materialentwicklung gibt es große Fortschritte. Hier werden Materialien gesucht, die antimikrobiell, antiseptisch und über die Zeit gesehen, an den entscheidenden Stellen selbstauflösend sind. Dabei ist – im Gegensatz zum allgemeinen 3D-Druck in anderen Bereichen – die Suche nach einer optimalen Rauigkeit und Porosität essenziell: Nur dann kann sich das Knochengewebe optimal mit dem Implantat oder dem Gelenkersatz verzahnen und es - im Idealfall - mit der Zeit (z)ersetzen.

Zu den zukunftsweisenden Forschungsergebnissen gehören auch Experimente, bei denen Augen, Blutgefäße, Leber und Nieren im 3D-Drucker entstehen. Jüngstes Beispiel ist ein funktionierendes Herz, das an der Tel Aviv University erstellt wurde – allerdings erst in der Größe einer Kirsche, und wie viele Jahre vergehen könnten, bis so etwas wirklich im großen Stil nutzbar ist, vermag noch niemand zu prophezeien.

Sowohl in Korea als auch an der Newcastle University widmen sich Forscher dem Druck von Hornhaut, mit der man des Überhangs an notwendigen Hornhaut-Transplantationen im Auge Herr werden könnte: Etwa 12,5 Millionen Menschen könnten dadurch Hoffnung haben, (wieder) normal sehen zu können, denn auf eine Hornhaut-Transplantation kommen derzeit wohl etwa 69 Patienten, die sehnsüchtig darauf warten. Aktuelle Herausforderungen bestehen noch in den Bereichen Konsistenz, Konstanz und Struktur des Materials.

Die Technologien, Anlagen und die dazugehörigen Materialien und Prozessschritte sind vielfältig. Um möglichst effizient einen Überblick zu erhalten und sich mit den Experten auszutauschen, ist ein Besuch der Formnext, der führenden Messe für Additive Fertigung und moderne industrielle Produktion vom 19. – 22.11.2019 in Frankfurt am Main sehr zu empfehlen.

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