Die additive Fertigung ist in den letzten Jahren in zahlreichen Branchen ein immer wichtigerer Bestandteil des Produktions- und Forschungsprozesses geworden. Das trifft auch auf die Medizintechnik zu. Denn gerade in der Medizinbranche ist man stets auf der Suche nach neuen Möglichkeiten, Leben zu retten und die Arbeit für die Medizintechniker noch leichter und effektiver zu machen.
Da wundert es kaum, dass es schon heute zahlreiche Unternehmen im medizintechnischen Bereich gibt, die gut und vertrauensvoll mit Dienstleistern im 3D Druck zusammenarbeiten. Dabei geht es um eine Vielzahl verschiedener Einsatzgebiete.
Hier einmal ein kurzer Überblick, welche Einsatzbereiche für die additive Fertigung es in der Medizinbranche heute bereits gibt – und wo sich noch weitere neue Bereiche auftun können in Zukunft:
- Produktion von medizinischen Werkzeugen
- Herstellung von Mustern zur weiteren Entwicklung neuer Werkzeuge
- Produktion von Prototypen zur Präsentation neuer Technologien und Werkzeuge
- Druck von Mustern verschiedener Bereiche des Körpers zur Präsentation neuer Methoden und Techniken
- Herstellung von Implantaten verschiedenster Art
- Produktion von Schienen
- Druck passgenauer Prothesen und Knochenimplantaten
Der Einsatz ist dabei nicht nur in der Orthopädie und der Chirurgie möglich. Auch in der Dentalmedizin kommt der 3D Druck immer öfter zum Zug – mit günstigeren und mindestens gleichwertigen Ergebnissen, wie herkömmliche Fertigungstechnologien.
Die Möglichkeiten im Detail – so profitiert die Forschung vom 3D Druck
Die Forschung in der Medizintechnik entwickelt ständig neue Werkzeuge und Techniken, um verschiedene Operationen einfacher und sicherer zu gestalten. Dafür bedarf es einer Vielzahl verschiedener Muster und Prototypen. Außerdem werden hier Objekte benötigt, die dem menschlichen Körper möglichst genau nachempfunden sind. Anders lässt sich – ohne direkte Versuche am echten Körper – eine solche Technik nicht perfektionieren.
Damit das eben vollkommen gefahrlos geht, werden die entsprechenden Bereiche des Körpers als organische Muster gedruckt. In diesen künstlichen Adern oder anderen Körperteilen können die Medizintechniker mit neuen Werkzeugentwürfen problemlos arbeiten und so bestehende Werkzeuge verbessern oder komplett neue Ansätze entwickeln.
Additive Fertigung kann Leben retten
Es ist heute bereits möglich, dringend benötigte Implantate zu drucken und so für eine schnellere Behandlung von Patienten zu sorgen. Auch wenn es hierbei bislang nicht um funktionsfähige Organe geht – der Druck von Knochenimplantaten oder von Prothesen, die zu 100 Prozent auf den Patienten zugeschnitten sind, kann die Lebensqualität eines Patienten bereits erheblich erhöhen.
Das Forscher an der Brown School of Engineering in Rice inzwischen einen ersten Konzeptnachweis für eine Lunge erbracht haben, die in einem 3D Drucker entstehen könnte, ist sinnbildlich für die schnelle Entwicklung in diesem Bereich der Technik. Wenn das Bioprinting wirklich einmal so weit ist, dass funktionsfähige Organe gedruckt und direkt implantiert werden können, wäre das die wohl beste Antwort auf die langen Wartelisten, die es für alle lebenswichtigen Organe weltweit für Transplantationspatienten gibt. Gleiche Fortschritte wurden übrigens in der Schweiz bereits mit ersten Prototypen eines künstlichen Herzens erzielt.
3D Druck als wichtiger Bestandteil der Ausbildung
von Chirurgen
Ein wichtiger Bestandteil der Ausbildung eines Chirurgen ist die Arbeit mit dem Skalpell. Generell kann man natürlich eine Menge Dinge durch das Studieren von Büchern und durch die Arbeit mit Simulationen erlernen. Auch die Arbeit an Körpern, die der Wissenschaft gespendet wurden, kann eine gute Unterstützung beim Lernen für die Praxis sein.
Doch die modernste und wohl auch effizienteste Methode ist die Verwendung von echten anatomischen Modellen, die eine 100 prozentige Nachbildung des entsprechenden Körperteils darstellen. Ob Wirbelsäule oder Herz – mit einem einfachen virtuellen 3D-Modell, wie man es beispielsweise durch einen CT-Scan gewinnen kann, ist es möglich nahezu alles zu drucken.
So können angehende Chirurgen von morgen Praxis sammeln, ohne dafür „echte“ Körper operieren zu müssen. Zusätzlich können komplizierte und langwierige Operationen vorher mit einer genauen Abbildung des betreffenden Bereichs des Patientenkörpers trainiert und so die notwendige Technik perfektioniert werden.
Die Vorteile des 3D Drucks für den medizinischen Bereich auf einen Blick
Die Vorteile der additiven Fertigung für die Medizinbranche sind sehr vielfältig. Hier einmal die wichtigsten Faktoren auf einen Blick:
- Es können Werkzeuge gedruckt werden, die beständig gegenüber Desinfektionsmitteln und Chemikalien sind
- Dazu werden oftmals auch Materialien verwendet, die auch in einem Autoklaven desinfiziert werden können
- Die verwendeten Materialien sind zumeist Lebensmittelecht
- Für den Druck können hochtransparente Kunststoffe verwendet werden, die es ermöglichen, Interessenten die Vorgehensweise mit einem neuen Gerät bei einer OP beispielsweise am Herzen zu zeigen
- Auch Implantate aus Metall können problemlos gedruckt werden
- Die Forschung im 3D Druck ist auf dem besten Weg dahin, funktionsfähige Organe drucken zu können, die potentiellen Transplantationspatienten das Leben retten können
- Auch für die Forschung und die Ausbildung im medizinischen Bereich können Werkzeuge, Muster und Modelle gedruckt werden
- Umständliche Operationen können durch den Druck eines entsprechenden Modells des Patienten „geübt“ und umfassend vorbereitet werden
- Für den medizintechnischen Bereich gedruckte Produkte sind biokompatibel
