Medizin 3D-Druck und Titan – eine lebensverändernde Kombination

3D-Druck bietet Anpassungsoptionen, die es ermöglichen, mit additiver Fertigung fast jede beliebige Form zu erstellen. Es ist sogar möglich, Kopien der eigenen Schädel zu erstellen. Sandvik, Spezialist für additive Fertigung und Metallpulver, erforscht das Potenzial von additiver Fertigung im medizinischen Bereich und die Zukunft von Implantaten.

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Lebensbedrohliche Unfälle, Wirbelsäulenschäden, chronische osteopathische Erkrankungen und Nebenwirkungen medizinischer Behandlungen können Patienten irreparable Schäden zufügen. Die Folgen können schmerzhaft, lähmend und sogar tödlich sein. Um die Prognose für Patienten zu verbessern, müssen Lösungen entwickelt werden, die dem menschlichen Körper helfen, den Heilungsprozess zu verbessern. Die medizinische Implantattechnologie hat sich im Laufe der Jahre stark verändert. Sie ist heute eine der revolutionärsten Fertigungstechnologien unserer Zeit und im Begriff, die Art und Weise, Patienten zu behandeln, weiter zu verändern.

Entwickler medizinischer Implantate benötigen eine Fertigungstechnologie, die Geschwindigkeit, Individualisierung und die Fähigkeit zur Herstellung komplexer Designs bietet. Der 3D-Druck, gekoppelt mit biokompatiblen Materialien wie Titan, demonstriert sein offensichtliches Potenzial als bevorzugte Fertigungstechnologie der medizinischen Industrie für lebensverändernde Lösungen.

Potenzial 3D-gedruckter Titanteile für die Medizintechnik

In der Vergangenheit haben Chirurgen Metallgewebe verwendet, um Körperteile wie z. B. Schädelknochen zu ersetzen. Diese waren aber eher schwach und boten nicht genügend Präzision. 3D-Druck eliminiert diese Probleme, da er medizinische Bildgebung verwendet, um ein maßgeschneidertes Implantat zu erstellen, das genau nach den anatomischen Daten des Patienten geformt wird. Dies bedeutet, dass Patienten eine exakte Übereinstimmung für den verlorenen oder beschädigten Bereich des Schädels erhalten.

In Sandviken, Schweden, ist, nach Angeben des Unternehmens, eine der modernsten Titanpulver-Anlagen der Welt angesiedelt. Hier erforschen die Experten von Sandvik das Potenzial 3D-gedruckter Titanteile für die medizinische Industrie. „Titan, 3D-Druck und die Medizintechnik passen perfekt zusammen“, erklärt Harald Kissel, Leiter F&E bei Sandvik Additive Manufacturing. „Titan hat hervorragende Eigenschaften und es ist eines der wenigen Metalle, die vom menschlichen Körper akzeptiert werden, während 3D-Druck schnell maßgeschneiderte Ergebnisse für eine Branche liefern kann, in einer Geschwindigkeit, die den Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen kann.“

Zusätzlich zu den Materialvorteilen von Titan kann die additive Fertigung einige der Probleme lösen, die sich bei der Herstellung medizinischer Implantate und Prothesen stellen. Typischerweise sind für das Anpassen einer Prothese mehrere Besuche erforderlich, um ein Teil zu erhalten, das genau auf den Patienten und seine speziellen Bedürfnissen zugeschnitten ist. Dies kann dazu führen, dass zwischen einer lebensverändernden Operation und dem Erhalt der Prothese viel Zeit vergeht.

„Wenn ein Patient einen schweren Unfall gehabt hat, bei dem Körperteile wie Schädel oder Wirbelsäule irreparabel zerstört wurden, haben Chirurgen oft einfach nicht die Zeit, um sicherzustellen, dass die verwendeten rekonstruktiven Implantate auch genau passen. Stattdessen erhalten sie Lösungen, die zwar funktionieren, aber nicht auf den Körper des Patienten zugeschnitten sind“, erklärt Kissel. „Lange Wartezeiten und ein Mangel an Anpassung können großen Einfluss darauf haben, wie Patienten sich fühlen, nachdem sie sich einer lebensverändernden Operation unterziehen mussten. Über Computertomographie ist es jetzt möglich, Designs zu optimieren, die mit anderen Fertigungsmethoden einfach nicht hergestellt werden konnten. Darüber hinaus können wir unsere Designs leichter machen, mit weniger Materialabfall und kürzeren Lieferzeiten. Patienten könnten in kürzester Zeit eine perfekt passende Prothese aus einem leichten und leistungsstarken Material erhalten.“

Zertifiziertes Titanpulver

Im Sommer 2020 erhielt Sandviks Fertigungsanlage die medizinische Zertifizierung nach ISO 13485:2016 für ihr Osprey-Titanpulver, was diesen hochautomatisierten Produktionsprozess an der Spitze der Entwicklung von Medizinprodukten weltweit positioniert. Aufgrund ihrer umfassenden Materialkompetenz ist Sandvik ist außerdem an einem Forschungsprojekt im medizinischen Sektor beteiligt. Das Swiss M4M Center in der Schweiz ist eine von der Schweizer Regierung initiierte öffentlich-private Partnerschaft mit dem Ziel, den medizinischen 3D-Druck so weiterzuentwickeln, dass patientenspezifische, innovative Implantate schnell und kostengünstig entwickelt und hergestellt werden können.

„Das Swiss M4M Center soll dazu dienen, eine End-to-End-Produktionslinie für medizinische Anwendungen wie Implantate aufzubauen und zu zertifizieren. Wir fühlen uns geehrt, diese Initiative durch die einzigartigen Materialkenntnisse unterstützen zu können, über die Sandvik verfügt. Mit einer Vielzahl von Experten zusammenzuarbeiten, um die Zukunft von Medizinprodukten aktiv mitzugestalten und das Leben Tausender von Menschen zu verbessern, ist ein außergewöhnliches Erlebnis“, so Kissel.

Angepasste kraniale Implantate und maßgeschneiderte medizinische Prothesen sind keine Zukunftsmusik – die Technologie, die benötigt wird, um sie zu entwickeln und herzustellen, existiert bereits.

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