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Werkstoffe Packaging 03-04 2023 29 www medicaldesign news ■ ■ Sandstrahlen oder »Kornstrahlen« ■ ■ Beschichten ■ ■ Lasermarkieren ■ ■ Abschließende Qualitätskontrolle Bei herkömmlichen geschmiedeten Implantaten kann es zu Problemen mit Stressabschirmung wenn der umgebende Knochen schwächer wird weil er nicht belastet wird oder Lockerung kommen wenn das Implantat nicht ausreichend durch umgebendes Knochengewebe mit dem Arm integriert wird Ein mittels additiver Fertigung hergestelltes Produkt könnte Vorteile im Hinblick auf eine geringere Stressabschirmung und eine verbesserte Osseointegration also dem Einwachsen in den Knochen aufweisen Additiver Fertigungsvorgang ■ ■ CAD-CAM-Konstruktion ■ ■ Direkter Metalldruck DMP ■ ■ Trennen von der Bauplattform ■ ■ Fertigfräsen ■ ■ Lasertexturieren Lasermarkieren ■ ■ Abschließende Qualitätskontrolle Beim additiven Fertigungsvorgang werden Humerusschäfte auf eine BuildPal »gedruckt« indem das Teil Schicht für Schicht mithilfe eines Lasers in einem Titan-Pulverbett aufgeschmolzen wird Diese Schichten werden oft mit einer Gitterstruktur gefertigt die das Knochenwachstum fördert Solche Gitterstrukturen sind nicht immer mit Hydroxylapatit beschichtet Der AM-Prozess umfasst im Allgemeinen etwa drei Schritte weniger als die herkömmliche Fertigung AM als Schlüssel zum Erfolg Die additive Fertigung bringt eine Reihe von Herausforderungen mit sich Die ersten beiden Schritte im AM-Prozess sind die Erstellung eines Produktdesigns und die Vorbereitung dieses Designs für den Druck 3DXpert ist ein Softwarepaket das die Handhabung des gesamten additiven Workflows ermöglicht Anwender können entweder eine Produktdatei z Baus AutoCam oder Solidworks in das System importieren oder einen Entwurf von Grund auf neu erstellen Um die Vorteile von AM optimal nutzen zu können hat GF Machining ein Produkt mit einer porösen Struktur aus vielen Gittern entwickelt Diese Art von Geometrie ist für die Osseointegration wesentlich besser geeignet Die Erstellung eines Entwurfs mit Tausenden von Gittern erfordert eine leistungsstarke Software 3DXpert ist dieser Aufgabe gewachsen Die Referenzsoftware erstellt Gitternetze entweder mithilfe einer internen Bibliothek oder aus einer benutzerdefinierten Struktur 3DXpert bietet nahezu unbegrenzte Möglichkeiten und erlaubt den Herstellern eine einzigartige und differenzierte Struktur nach ihrem eigenen Entwurf zu schaffen Außerdem kann das mechanische Verhalten eines Gitters analysiert werden sodass eine Struktur so abgestimmt werden kann dass diese der natürlichen Flexibilität bzw der Elastizität und dem Verhalten des menschlichen Knochens entspricht Dies verringert das Risiko der Stressabschirmung und ergibt ein besseres Implantat Nach Abschluss des Entwurfsprozesses Der Gelenkersatz wird nach dem Entwurf in einem Titan-Pulverbett gedruckt Titan ist mit Sauerstoff hoch reaktiv und wird mit zunehmendem Sauerstoffgehalt spröder Die Steuerung des Sauerstoffgehalts in der Baukammer ist daher der Schlüssel zur Fertigung eines guten Implantats Während viele kommerzielle Metalldrucker mit einem Sauerstoffgehalt zwischen 500 und 700 ppm arbeiten welcher zu einer schnellen Verschlechterung der Materialeigenschaften führt profitiert der DMP 350 von GF Machining von einer Vakuumkammer die die Luft zu Beginn des Druckzyklus evakuiert und durch Argon ersetzt Dadurch arbeitet der DMP mit einem sehr geringen Sauerstoffgehalt von 25 ppm und gewährleistet eine hohe Produktqualität sowie gleichmäßige Ergebnisse Bauteil für Bauteil Während des Drucks Der Laser interagiert beim Druck mit dem Pulver und schmilzt es wobei als unerwünschtes Nebenprodukt Mikropartikel entstehen Diese Partikel können in die Druckzone zurückfallen und Defekte verursachen Ein Gasfluss welcher die Mikro partikel vom Druckbereich fernhält ist daher entscheidend für die Implantatqualität Daten für Qualitätscheck Schließlich ist es von entscheidender Bedeutung während des Prozesses Daten zu Der Bedarf an Schulterimplantaten wächst mit einer höheren Lebenserwartung und Extremsportarten Ein Designentwurf mit Tausenden von Gittern erfordert eine leistungsstarke Software wie 3DXpert Bild GF Machining Bild G F Mac hi ni ng