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Werkstoffe Packaging 03-04 2023 28 www medicaldesign news Additive Manufacturing erobert die Medizintechnik – auch in der Orthopädie Passgenaue Implantate für Patienten und eine flexible Fertigung auf Herstellerseite treiben die Technologie voran Doch wie gelingt die Integration in bestehende Prozesse? Die Produktion eines Schulterimplantates zeigt die Schritte und Vorteile der additiven MedTech-Fertigung Von Eric Poulsen GF Machining Die additive Fertigung ist in den vergangenen zehn Jahren zu einem bedeutenden Bestandteil der Orthopädiebranche geworden Aktuellen Schätzungen zufolge werden bis 2023 etwa zehn Prozent aller in Hüft-Knie-Schulterund Trauma-Implantaten verwendeten Komponenten mittels additiver Fertigung hergestellt werden Die Gründe für diesen Trend sind vielfältig aber an erster Stelle steht der Patientennutzen OEMs als auch Auftragsfertiger investieren für die Einführung der gar nicht mehr so jungen Technologie in ihren Betrieben sowohl in Maschinen als auch in Personal Eine der ersten Herausforderungen besteht jedoch darin einen AM-Prozess Additive Manufacturing mit anderen Prozessen wie Fräsen und Lasermarkieren in eine bestehende Produktion zu integrieren Als Beispiel wird nachfolgend die Herstellung eines Teils eines Schulterimplantats – des Humerusschaftes – betrachtet Wie bei vielen anderen Gelenkersatzoperationen z B Hüftund Kniegelenk ist auch bei der Schulterchirurgie ein deutlicher Anstieg zu verzeichnen was sowohl auf die alternde Bevölkerung als auch auf die wachsende Anzahl an Menschen zurückzuführen ist die Extremsportarten betreiben Mit über 100 000 Operationen pro Jahr und einer Wachstumsrate von acht Prozent werden für den Schultergelenkersatz hohe Volumina qualitativ hochwertiger Komponenten benötigt Vergleich AM mit traditioneller Fertigung Bei einem traditionell hergestellten Gelenkersatz wird oft entweder ein Gussteil oder ein geschmiedeter Rohling als Basis für den Humerusschaft verwendet In jedem Fall besteht der erste Schritt darin die Form oder das Schmiedegesenk zu entwerfen und herzustellen Anschließend wird ein Rohling gefertigt der dann fertig gefräst wird Darauf folgend wird der gefräste Schaft gewaschen maskiert sandoder korngestrahlt und in der Regel mit Hydroxylapatit beschichtet – das weiße Pulver enthält sowohl Kalzium als auch Phosphat und fördert das Knochenwachstum Insgesamt umfasst die Herstellung eines Implantates ohne Berücksichtigung der Qualitätskontrollen etwa acht wesentliche Schritte Traditioneller Herstellungsprozess ■ ■ CAD-CAM-Konstruktion ■ ■ Herstellung von Formoder Stanzwerkzeugen ■ ■ Gießen oder Schmieden ■ ■ Fertigfräsen ■ ■ Maskieren Fertigung von Implantaten Additiver Schulterschluss Bild G F Mac hi ni ng