Reaktionen auf einen sich verändernden Healthcare Markt

Viele Produkte werden heutzutage in relativ kleinen Mengen benötigt, z.B. wenige Tausend, wenige Hundert oder sogar noch weniger, bis hin zu Einzelstücken. Dies trifft insbesondere für die Medizintechnik zu. Viele Labor- und sonstige medizinische Geräte sind Nischenprodukte, die in Kleinserien produziert werden. Produkte wie Implantate und Prothesen hingegen werden idealerweise individuell an den einzelnen Patienten angepasst. Gerade bei diesen relativ geringen Stückzahlen verspricht die Laser-Sinter-Technologie eine hohe Rentabilität. Hersteller aus der Branche haben dies erkannt und setzen mittlerweile verstärkt auf das noch relativ junge Verfahren. Der vorliegende Artikel zeigt zwei Beispiele für den erfolgreichen Einsatz von Laser-Sintern in verschiedenen Anwendungsbereichen der Medizintechnik.

Herstellung von chirurgischen
Modellen und Vorrichtungen

Für verschiedene Anwendungen speziell in der Neurochirurgie und der Orthopädie besteht zunehmend Bedarf an individuellen, also anatomisch angepassten Vorrichtungen, die stets sehr kurzfristig und möglichst kostengünstig verfügbar sein müssen. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine Werkzeugaufnahme für Operationen am Schädel, für deren Entwicklung und Fertigung die Firma microTargeting den Medical Design Excellence Award 2004 erhielt (Abb. 1). Die Vorrichtung wurde mit Hilfe von Starfix konstruiert und anschließend im Material PA 2200 per Kunststoff Laser-Sintern gefertigt. Für die Zulassung im OP-Bereich wurde eine Parylen-Beschichtung aufgebracht.

Die mit Laser-Sintern binnen weniger Stunden hergestellten Vorrichtungen weisen nicht nur eine verbesserte Genauigkeit im Vergleich zu den bislang verwendeten konventionellen Verfahren auf, sie machen auch eine langwierige Anpassung und Ausrichtung während der Operation überflüssig. Damit ergeben sich deutlich reduzierte OP-Zeiten zugunsten geringerer Risiken und höherer Mobilität der Patienten und höherer Präzision des Eingriffs bei zugleich reduzierten Kosten. Die gezeigte Vorrichtung kann zudem mehrere Werkzeuge/Instrumente gleichzeitig aufnehmen, was die Effizienz weiter verbessert. Der Stückpreis liegt unterhalb der vergleichbaren, konventionell hergestellten Vorrichtung.

Bislang wurden über 200 lasergesinterte chirurgische Vorrichtungen für die Neurochirurgie und die Orthopädie verwendet. Das Anwendungsspektrum reicht von der Implantation stimulierender Elektroden im Stammhirn über Gehirntumorbiopsien bis hin zu Rückgratsfixierung, Missbildungskorrekturen und Anwendungen der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie.

Entwicklung und Produktion
medizinischer Geräte

Wenn höhere Stückzahlen von Kunststoffteilen benötigt werden und Konstruktionsänderungen sehr unwahrscheinlich sind, empfiehlt sich nach wie vor das Spritzgießen. Allerdings kann auch hier das Laser-Sintern als Rapid Tooling-Verfahren Vorteile bringen. Das Gehäuse für ein Dermatoskop der Firma Heine Optotechnik wurde als Spritzgussteil in ABS-PC in einer Stückzahl von 10.000–20.000 Stück auf 5–8 Jahre benötigt. Dazu wurde ein Hybrid-Werkzeug gefertigt mit gefrästen Kavitäten und auf einer Eosint M 250 Xtended lasergesinterten Kernen. Auf dieser Weise wurde für die Werkzeugkonstruktion nur 48 Stunden benötigt, und die Bauzeit für zwei lasergesinterten Kerne in DirectSteel 20 betrug lediglich 16 Stunden.

Entwicklungstrends und Ausblick

Das Interesse an Laser-Sinter-basierten Lösungen für medizinische Anwendungen, sowohl für medizinische Geräte als auch für biomedizinische Produkte, ist bereits sehr hoch und steigt ständig. Die Möglichkeiten des e-Manufacturing werden bereits in verschiedenen medizinischen Anwendungen untersucht und auch umgesetzt. Eine breite Akzeptanz ist mit der Entwicklung und Kommerzialisierung von weiteren biokompatiblen Materialien für das Laser-Sintern zu erwarten.
Die Vision der Zukunft mit e-Manufacturing sieht vollständig digitale Prozessketten von Scannen (CT, optisch usw.) bis zur Fertigung per Laser-Sintern vor, womit Hunderte von Produkten pro Tag hergestellt werden, auch patientenspezifisch. Die zugrunde liegenden Technologien existieren schon, daher ist es sicherlich nur eine Frage der Zeit, bis die Vision Realität wird.