Arburg: Freeformer im Einsatz der Medizintechnik – Vom OP-Besteck über Orthesen bis zum resorbierbaren Implantat

Resorbierbare Materialien wie z.B. knochenähnliche Platten-Implantate und weiche Brustimplantate in Wabenstruktur werden durch körpereigenes Gewebe ersetzt und lösen sich nach vorgegebener Zeit von selbst auf (oben und unten) - (Bilder: Arburg).

Der Freeformer ist für die Medizintechnik prädestiniert. Das offene System verarbeitet nach Angaben von Anbieter Arburg wirtschaftlich Kunststoffgranulate, wie sie auch im Spritzgießen eingesetzt werden. Dazu zählen auch biokompatible, resorbierbare und sterilisierbare sowie FDA-zugelassene Originalmaterialien. Arburg demonstriert zur Formnext 2019 die additive Fertigung resorbierbarer Implantate mit einem Freeformer 200-3X. Zudem sind zahlreiche Anwendungsbeispiele ausgestellt – vom OP-Besteck über Orthesen bis zum individuell angepassten Brustimplantat.

„Besonders in der Medizintechnik ermöglicht das Arburg Kunststoff-Freiformen auch sehr anspruchsvolle Anwendungen, die so mit keinem anderen Verfahren machbar sind. Auf unserer Sonderfläche sind dazu ein Freeformer 200-3X und konkrete Bauteilbeispiele zu sehen“, erläutert Lukas Pawelczyk, Abteilungsleiter Vertrieb Freeformer bei Arburg. „Ein Highlight ist die Verarbeitung eines resorbierbaren Materials unseres Partners Evonik, das dem menschlichen Knochen nachempfunden ist.“

Freeformer 200-3X fertigt resorbierbare Implantate
Der Freeformer 200-3X verarbeitet das resorbierbare, FDA-zugelassene Originalmaterial Resomer LR 706 (Composite aus poly L-lactide-co-D,L-lactide und ß-TCP) von Evonik und zeigt dabei die Vorteile des AKF-Verfahrens auf. Gefertigt werden Implantat-Platten, die bei Knochenbrüchen direkt in den Körper eingesetzt werden. Das Polymer-Composite ist dem menschlichen Knochen nachempfunden und enthält 30 Prozent keramische Zusätze (ß-TCP). Das Bauteil ist dadurch stabiler und gibt zudem Calcium ab, um den Knochenaufbau zu fördern. Nach vorgegebener Zeit löst sich das Implantat vollständig auf.

Aus dem medizinischen TPE Medalist MD 12130H (Härte 32 Shore A) lassen sich flexible, individuell angepasste Handorthesen fertigen.

Breites Spektrum an Bauteilen aus Originalmaterial
Neben den live gefertigten „knochenharten“ Implantat-Platten sind auf der Formnext 2019 zahlreiche weitere Bauteile speziell für die Medizintechnik zu sehen. Weiche Materialien wie das FDA-zugelassene TPE Medalist MD 12130H (Härte 32 Shore A) können mit dem Freeformer verarbeitet werden, z.B. zu dichten Faltenbalgen oder – wie von Arburg erstmals vorgestellt – zu Brustimplantaten und Herzklappen. Auch innerhalb eines Bauteils sollen sich verschiedene Dichten realisieren lassen, was am Beispiel eines Testkörpers mit Wabenstrukturen gezeigt wird.

Zu sehen sind darüber hinaus beispielswweise flexible Handorthesen aus medizinischem TPE bzw. mit Faserverstärkung, Modelle eines Knies in Hart-Weich-Verbindung und eines kompletten Schädels sowie resorbierbare Schädelklemmen und Wangenknochen-Implantate.

Im AKF-Verfahren lässt sich ein Dehn-Mess-Streifen (DMS) aus weichem TPU-Material mit Carbon-Anteilen und eingelegter LED fertigen. Das Zwei-Komponenten-Funktionsbauteil ist flexibel und gleichzeitig elektrisch leitfähig.

Neue Anwendungsbereiche
Bislang einzigartig in der Welt der additiven Fertigung sind laut Arburg Dehn-Mess-Streifen (DMS) aus weichem TPU-Material (Desmopan) mit Carbon-Anteilen und eingelegter LED. Das im AKF-Verfahren gefertigte Zwei-Komponenten-Funktionsbauteil ist demnach flexibel und gleichzeitig elektrisch leitfähig. Ein praktisches Einsatzgebiet solcher Dehn-Mess-Streifen ist in der Physiotherapie zu finden. Sie könnten z.B. ein akustisches Signal abgeben, sobald ein verletzter Arm oder operiertes Knie zu stark über- oder unterstreckt wird. Auf der Formnext 2019 können die Besucher an einer interaktiven Station solche Streifen selbst ausprobieren. In diesem Fall leuchtet eine LED je nach Dehnung und damit elektrischem Widerstand verschieden hell auf.

Weiteres Potenzial bieten Tabletten mit individuell angepasster Wirkstoffmenge. Interessant ist in diesem Zusammenhang auch eine Zwei-Komponenten-Version: Indem sich die äußere Tablettenschicht schneller auflöst als die innere, lassen sich zwei Inhaltstoffe, die zeitversetzt wirken sollen, dennoch gleichzeitig verabreichen.

Freeformer im Reinraum

Freeformer sind reinraumtauglich
Alle Freeformer sind den abschließenden Angaben zufolge mit einigen kleineren Anpassungen für den Einsatz im Reinraum geeignet. Sie arbeiten demnach emissionsarm und staubfrei und ihr Bauraum ist generell in Edelstahl ausgeführt. Eine optionale Robot-Schnittstelle ermöglicht eine Automatisierung der additiven Fertigung und die Integration des Freeformers in IT-vernetzte Fertigungslinien. Die Prozessqualität soll sich zuverlässig dokumentieren und die Bauteile bei Bedarf eindeutig rückverfolgen lassen.

Formnext 2019, Frankfurt a.M., 19.-22. November 2019, Halle 12.1, St. D121

Weitere Informationen: www.arburg.com

Arburg GmbH + Co KG, Loßburg

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