Generative Verfahren in der Medizintechnik RapidTech Erfurt Sonderschau METAV Düsseldorf

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1 Generative Verfahren in der Medizintechnik RapidTech Erfurt Sonderschau METAV Düsseldorf Ralf Schumacher IMA Institut für Medizinal- und Analysetechnologien FHNW

2 Gliederung Definition & Abgrenzung Geschichtliches Entwicklung & Anwendungen 3D Printing als revolutionäre Technologie? Ausblick

3 Definition & Abgrenzung FH Nordwestschweiz: Schumacher et. al.: 3D Druck von künstlichem Knochen mit Integration von Silberpartikeln Unterschied: Medizintechnik vs. Technik Verarbeitung von Biomaterialien Interaktion mit dem Körper: - Material - Struktur Verschiedene Anwendungen und Anforderungen (ISO 10993): - Haut getragen - Kurzzeit im Eingriff im Körper - Langzeit im Eingriff im Körper

4 Geschichtliches: Generative Fertigung Stereolithographie 1983 Charles W. Hull 1986 Gründung 3D Systems US-Patent: US , Charles W. Hull, Anmeldedatum 8. Aug Rapid Prototyping: - Stereolithographie - Extrusionsverfahren - 3D Druck: Binder in Bett Virtuelle CAD Modelle begreifbar machen Quelle: 3D Systems, Versuchsanlage Charles W. Hull

5 Geschichtliches: Generative Fertigung Ende 90-er: Rapid Manufacturing Fertigungstechnik 2009: Additive Manufacturing (ASTM-F42) Heute: 3D Printing / 3D Drucken Vergleich von konventionell (spanend) gefertigter Knochenplatte (oben) und mittels Metall 3D Druck (Selective Laser Melting) gefertigter Knochenplatte (unten). Quelle: FH Nordwestschweiz & Medartis AG Basel 3D Printing: - Hype der letzten 3 Jahre - Auslauf von Schlüsselpatenten - Low-Cost Geräte Konsumgut - Hype ohne technische Innovation

6 Entwicklung & Anwendungen Vorteile generativer Verfahren: - Flexible Fertigung (Losgrösse 1) - Komplexität gibt es «gratis» dazu Biokompatible Materialien: - Keramiken - Metalle - Kunststoffe Designbeispiel für Pat. individuelles Knochenersatzimplantat Quelle: FH Nordwestschweiz und Universitätsspital Basel Eignung für patientenindividuelle Anwendungen: - Planungshilfen - Individuelle Knochenversorgung - Individuelle Schnittschablonen - Offenporige Knocheninterfaces

7 Ohne generative Verfahren Anwendungsbeispiele Planungshilfen: früher und heute Quelle: J. Marsh (1983) Quelle: F. Brix (1987) Quelle: 3D Druck Planungsmodelle, FH Nordwestschweiz,

8 Anwendungsbeispiele Individuelle Knochenversorgung Offenporige Schnittstelle zum Knochen Quelle: Royal Perth Hospital, Australien & SLD Solutions Lübeck, Deutschland Quelle: ARCAM, Schweden

9 Anwendungsbeispiele Transfer der Planung in den OP: Schnittschablonen für Knie, Hüfte, Unterkiefer, Quelle: Zimmer Bohrschablonen zum Setzen von Zahnimplantaten Quelle: Materialise Dental

10 Anwendungsbeispiele Individuelle Knochenversorgung: Kranialplatte durch Abformung von 3D Druck Modell oder direkt mittels 3D Druck aus PEEK oder Titan Quelle: Universitätsspital Cluj & FH Nordwestschweiz

11 3D Druck als revolutionäre Technologie? «Hope» or «Hype»? Quelle: Fripp Design Quelle: Wake Forest Institute

12 3D Druck als revolutionäre Technologie? Analysten werden aktiv: Aktienkurse verzeichnen unglaubliches Wachstum: 3D Systems, Stratasys, ARCAM, Voxeljet, Politische Ebene erreicht

13 3D Druck als revolutionäre Technologie? Technische Entwicklung Gipfel der überzogenen Erwartungen Tief der Desillusionierung Pfad der Erleuchtung Plateau der Produktivität Quelle: Gartner Hype Cycle

14 Ausblick Weitere Etablierung in der Produktion Produktivität für kleine Stückzahlen Quelle: ASDN Net 3D Printing im Mikro- und Nano-Bereich Zellreaktionen in anderen Skalenbereichen 3D Printing von Zellen / Organen Ersatzteilmedizin Mai 2014 Quelle: Organovo Quelle: Oxford University

15 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt:

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