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Was sind 3D-Druckverfahren?

| Autor/ Redakteur: Egoloizos / Manfred Klein

Der 3D-Druck spielt eine zunehmende Rolle in der Medizinbranche. In vielen Bereichen bedient sich die Medizintechnik des neuen Druckverfahrens, vom Gerätedesign bis zur Simulation von OPs. Prototypen und Gewebe lassen sich exakt nach Entwurf anfertigen.

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Etwa ein Drittel der Medizin- und Pharma-Unternehmen verfügt bereits über erste Erfahrung mit dem 3D-Druck
Etwa ein Drittel der Medizin- und Pharma-Unternehmen verfügt bereits über erste Erfahrung mit dem 3D-Druck
( © aga7ta – Fotolia )

Am Beginn des 3D-Drucks steht die Modellierung dreidimensionaler Objekte. Medizinisch relevante Komponenten lassen sich mittels Modellierungssoftware kreieren. Zur Umsetzung des Drucks können mehrere Druck­technologien zum Einsatz kommen. Manche Verfahren basieren auf Materialien, die unter Hitzeeinfluss schmelzen. Andere Verfahren nutzen Materialien, die aushärten. Wieder andere Materialien können laminiert und anschließend miteinander verbunden werden.

Druckverfahren unterschieden sich in erster Linie hinsichtlich des Aufbaus der Materialschichten. Neben der Medizintechnik sind Architektur und Konstruktion im Allgemeinen die wichtigsten Anwendungsfelder des 3D-Drucks.

Stellenwert und Relevanz in der Medizin

Verschiedenen Einschätzungen zufolge verfügt etwa ein Drittel der Medizin- und Pharma-Unternehmen über erste Erfahrung mit dem 3D-Druck. Diese Art der Fertigung steht dennoch im harten Wettbewerb mit herkömmlichen Fertigungsverfahren. Speziell hinsichtlich größerer Fertigungsserien hat sich 3D-Druck noch nicht durchgesetzt. Dies hängt damit zusammen, dass der 3D-Druck viel Zeit beansprucht. Gerade in der Fertigung weniger kundenspezifischer Objekte kann das Verfahren jedoch seine Vorteile ausspielen.

Medizintechnik: Werkzeug und Geräte

Ein wichtiger Anwendungs­bereich innerhalb der Medizin betrifft medizinische Geräte und Instrumente. Auch Prothesen und Implantate lassen sich passgenau im 3D-Drucker anfertigen. Solche Komponenten müssen sich exakt an die Anatomie und Physiologie der Patienten anpassen. Implantate und Prothesen erfüllen die wichtige Aufgabe, über eine längere Zeitspanne bestimmte körperliche Funkionen zu unterstützen oder zu ersetzen. Aufgrund der Stärken in der individuellen Fertigung kann die 3D-Technologie hier vorteilhaft sein. Die Fertigung häufig eingesetzter Prothesen wie etwa Gehör- oder Zahnprothesen lässt sich so maßgeschneidert wie kostengünstig realisieren.

Modellierung für Schulungen

Die optimale Vorbereitung auf komplizierte Operationen und andere Fälle ist in der Medizin von hoher Bedeutung. Hierbei helfen präzise Referenzmodelle verschiedener Objekte. Modelle aus dem 3D-Druck finden beispielsweise Anwendung in medizinischen Fachbereichen wie Orthopädie, Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie sowie plastische Chirurgie. Diese Objekte verringern durch ihren Beitrag zur Vorbereitung die Risiken bei verschiedenen Eingriffen. Die Modelle tragen zur Zeit- und Kostenersparnis bei. Medizinische Modelle finden weiterhin Anwendung bei der Aufklärung der Patienten. Anhand der Modelle können sie besser nachvollziehen und verstehen, was beispielsweise bei einer Operation geschieht.

Ausblick und Zukunft

Bestimmte Anwendungsbereiche sind noch in der Test- oder Forschungsphase. Die Medizintechnik erhofft sich beispielsweise die Möglichkeit des Drucks menschlicher Organe. In diesem Zusammenhang ist auch der Druck von Stammzellen in der Erforschung. Hierbei haben Forscher bereits erste positive Ergebnisse erzielt. So ist im Labor bereits ein Herz-Prototyp aus menschlichem Gewebe per 3D-Druck entstanden. Bis zur klinischen Anwendung derart konstruierter Organe ist jedoch noch mit einigen Jahren Forschungsarbeit zu rechnen.

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