Innovation der Medizintechnik – 3D-Druck

Der 3D-Druck ist ein innovatives Fertigungsverfahren zur Herstellung von Modellen, Mustern, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten in der Industrie, im Modellbau und in der Forschung. Das 3D-Druck Verfahren zählt zu den additiven Fertigungsmethoden. Zu den ersten Anwendungsbereichen dieser Technologie zählt vor allem die Medizintechnik.

Wie funktioniert das 3D-Druckverfahren?

Der 3D-Druck ist ein Fertigungsverfahren, bei den Material Schicht für Schicht aufgetragen wird und so dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden. Dabei wird ein Plastikfaden über eine 3D-Mechanik aufgeschmolzen und punktgenau aufgetragen. Dieser schichtweise Aufbau erfolgt computergesteuert. Der Druckkopf fährt Schicht für Schicht die einprogrammierte Kontur entlang und baut das Produkt immer weiter auf.  Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt.

Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Obwohl es sich oft um formende Verfahren handelt, ist für die Herstellung des Endprodukts kein spezielles Werkzeug erforderlich, wie zum Beispiel eine Gussform.

3D-Druck in der Medizin und seine Vorteile

Speziell in der Medizin hat sich der 3D-Druck mit rasanter Geschwindigkeit ausgebreitet und für enorme Fortschritte gesorgt. Es werden bereits Zahnkronen, Hörgeräte und chirurgische Instrumente erfolgreich mit Hilfe des 3D-Druckverfahrens hergestellt. Viele Anwendungen wurden durch diese Innovation nicht nur verbessert, sondern auch wesentlich günstiger produziert.

Vor allem in den folgenden drei Bereichen hat der 3D-Druck seine Tauglichkeit bewiesen:

  • Herstellung von Prothesen
  • Herstellung von Orthesen
  • Herstellung von chirurgischen Instrumenten

In der Chirurgie hat der 3D-Druck nicht nur bei der Herstellung passgenauer Implantate Erfolge gefeiert. Die Herstellung perfekt angepasster Werkzeuge erwies sich auch als eine Erleichterung für die Ärzte. Vor allem schwierig umsetzbare Schnitte lassen sich mit individuell gefertigten Schneide-, Injektions- und Nähwerkzeugen wesentlich genauer und für den Patienten schonender umsetzen.

Äußere und innere Prothesen, wie zum Beispiel künstliche Hüftgelenke, Gebisse, Hörgeräte, Arm- und Beinprothesen werden mit dem 3D-Druck individuell gestaltet. Der Patient erhält damit ein perfektes Ersatzprodukt für seine beschädigten oder fehlenden Körperteile.

Orthesen (Skelettstützen) sind ebenso in besserer Qualität herstellbar. Der Patient muss sich nicht mehr mit Standardgrößen zufrieden geben. Er erhält mit dem 3D-Druck Produkte, die millimetergenau auf seine Bedürfnisse zugeschnitten sind.

 

Organe aus dem 3D-Drucker

Auch Organe werden schon im 3D-Drucker hergestellt. Dabei handelt es sich bisher aber noch um Anschauungsmodelle, die zur Vorbereitung einer Operation genutzt werden. Nur mit den exakten Maßen von beispielsweise Herz oder Niere ist die Herstellung der Kopie aus Kunststoff erst möglich. Das gibt den Ärzten einen wesentlich verbesserten Einblick vom Aufbau des Organs. Die Operationen werden damit besser planbar und der Erfolg wahrscheinlicher.

Weitere Vorteile des 3D-Druckverfahrens

  • Perfektionierung der Objekte durch die Herstellung schneller und günstiger Prototypen
  • Nachhaltigkeit da weniger „Abfall“ bei der Herstellung produziert wird
  • Objekte sind leicht skalierbar

Zukunftsprognose

Immer mehr medizinische Einrichtungen erkennen das Potenzial von 3D-Druck. Schätzungen zufolge hat bereits ein Drittel der Unternehmen aus dem Bereich der Pharmazie & Medizintechnik Erfahrung mit 3D-Druckverfahren gesammelt. Mit fortschreitender Entwicklung der 3D-Drucktechnologie gewinnt auch das Drucken von Organen und menschlicher Stammzellen an Bedeutung. Dieser medizinische Anwendungsbereich befindet sich allerdings noch in der Forschungsphase.

Die Idee dabei ist, mit dem Drucker ein Organ herzustellen und es anschließend mit Stammzellen zu versehen. Billige, kompatible, schnell verfügbare Ersatzorgane würden jede Form von Organspende schlagartig überflüssig machen. Auch schwerstgeschädigte Herzen, Lungen, Lebern, Nieren und Bauchspeicheldrüsen ließen sich mit diesem Verfahren einfach ersetzen.

Es gibt bereits erste Ansätze, dass in zehn Jahren Medikamente gedruckt werden können. Das Problem ist allerdings der gesetzliche Rahmen. Die pharmazeutische Industrie ist stark reguliert und viele Anforderungen müssen erfüllt werden. Es dürfte jedoch noch einige Jahre dauern, bis diese Technologien eingesetzt werden können. Doch dass sie eines Tages zum Standard werden, darin sind sich bereits heute viele Experten einig.

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