3D Druck immer beliebter in Augsburg

Neues aus der medizinischen Forschung: 3D Druck immer beliebter in Augsburg

Die Einsatzgebiete additiver Fertigung in der Medizin scheinen unbegrenzt. Nicht nur Werkzeuge und Ersatzteile lassen sich im Krankenhaus mit einem Metall-3D-Drucker selbst fertigen, auch alle Arten von Prothesen können mittels 3D Druck erzeugt werden. Mit Biotinte lassen sich in additiven Verfahren Stents und andere Implantate anfertigen, die aufgrund ihrer bio-natürlichen Werkstoffe leicht vom Körper erkannt und weniger häufig abgestoßen werden.

Ein besonderes Augenmerk der aktuellen Forschung liegt auf dem Drucken ganzer, funktionsfähiger Organe. Gelingt dies zuverlässig, müssen Betroffene in Zukunft nicht mehr lange auf ein lebensrettendes Spenderorgan warten: Dies könnte schon bald einfach im 3D Drucker mit Teilen von Eigengewebe des Patienten ausgedruckt werden. Es ist vor einiger Zeit bereits gelungen, ein vollkommen funktionales Herz im 3D Drucker zu fertigen. Auch der Druck einer menschlichen Niere ist den Wissenschaftlern bereits erfolgreich geglückt. Allerdings schlug das Herz nur etwa eine Stunde lang, bevor sich erste Verschleißerscheinungen einstellten. Auch die additiv gerfertigte Niere ist qualitativ derzeit noch nicht für das Implantieren geeignet.

Fraunhofer Institut in Augsburg forscht an innovativen 3D-Druckverfahren

Um bei der Entwicklung von Produkten möglichst ökonomisch zu arbeiten, forschen Wissenschaftler in Augsburg an neuartigen Lösungen im Bereich der additiven Fertigung. Das Ziel ist, neben einer Entwicklung neuer Werkstoffe, ein effektiveres, zeitsparendes Arbeiten zu ermöglichen. Dazu ist es nötig, die gängigen 3D-Druckverfahren zu revolutionieren oder neue Wege des Druckens zu entwickeln.

Ein einzigartiges 3D-Druckverfahren hat sich der Global Player Boeing patentieren lassen. Dabei befindet sich das zu druckende Objekt freischwebend in einer Sphäre aus Magnetfeldern. Durch den dreidimensionalen Druck ohne Bodenhaftung besteht noch mehr Freiheit in der Formgebung, zusätzlich werden Druckfehler minimiert. Häufig kommt es beim Drucken auf einem Druckbett zu unerwünschten Verformungen der Grundfläche des 3D Objekts. Bei einem starken Überhang von über 45° werden beim FDM-Druckverfahren vom 3D Drucker Stützstrukturen erzeugt, die nach erfolgreichem Druck aufwendig entfernt werden müssen. Beim freischwebenden 3D Druck kann dieser Umstand ganz einfach umgangen werden. Das Resultat ist ein fertiges 3D Objekt, welches leicht weiterbearbeitet werden kann.

Wie lassen sich 3D Modelle nach dem Druck veredeln?

Die Oberfläche kann durch das Einwirken bestimmter Chemikalien noch einmal geglättet werden. Für diesen Zweck stehen außerdem Verfahren wie etwa das Sandstrahlen zur Verfügung. Bei Bedarf lassen sich 3D Modelle lackieren, vor allem auf Objekten aus Metall ist dies meist problemlos möglich. Hobby-3D-Drucker, die zu Hause Kunststoffobjekte im FDM-Verfahren erzeugen, müssen allerdings darauf achten, eine spezielle Farbe im Fachhandel zu kaufen. Nicht jede Acrylfarbe und jeder Lack lassen sich so einfach auf die ABS- oder PLA-Filamente auftragen. Manche Lacke greifen die Struktur des Werkstoffs an und beschädigen dadurch die Oberfläche des 3D Modells: es entstehen Risse oder Löcher.

3D Druck in der Zahnmedizin: Vom autonomen Ersetzen einzelner Zähne

Besonders spannende Anwendungsmöglichkeiten von additiver Fertigung ergeben sich im medizinischen Bereich, wenn 3D-Drucker mit Elementen aus der Robotik kombiniert werden. Diese Multifunktionsdrucker können derzeit bereits völlig autonom fehlende Zähne ersetzen. Ein entsprechendes Projekt läuft momentan in China. Dort ist der Bedarf an Zahnersatz so groß, dass Patienten oftmals sehr lange auf einen Zahnarzttermin warten müssen. Dies wollen die Wissenschaftler nun ändern und testen in einem Militärkrankenhaus erfolgreich einen Multifunktionsdrucker, welche alle Schritte selbständig durchführt.

Zuerst wird der Zustand des Patienten mittels 3D-Scanner analysiert, dabei erreicht der Roboter auch Bereiche in der Mundhöhle, die von einem menschlichen Arzt meist nur schwer einsehbar sind. Anschließend erstellt der 3D Drucker den perfekten Zahnersatz, welcher im letzten Schritt von der Maschine in den Kiefer des Patienten implantiert wird. Bislang sind bei allen Tests noch Ärzte anwesend, welche die Arbeit des Roboters überwachen. Schon in naher Zukunft soll diese menschliche Assistenz entfallen und obsolet werden.

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