TUM - Produktionstechnik für die Medizintechnik Prof. Dr. Tim C. Lüth Frankfurt/Main 25. Oktober 2016 1
Zwei Lehrstühle für medizintechnische Geräte und Materialverarbeitung in Maschinenwesen Lehrstuhl für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik (Prof. Lüth) [Lüth seit 1997 Professor für Medizintechnik] Vertretung: Dr.-Ing. Franz Irlinger Forschungsbereiche Mikrotechnik (Düsen, Tropfen, Gelenke) Additive Fertigungstechnik (Kunststoff, Metall) Medizingeräte (Sensorik, Aktorik, µc) Navigation und Roboter in der Chirurgie Echtzeitvernetzung von Medizingeräten Assistenzsysteme für ältere Menschen Werkstatt und Labore ISO 13485 zertifizierte Entwicklung und Werkstattfertigung für Medizintechnik Lehrstuhl für medizintechnische Materialien und Implantate (kommissarisch Prof. Lüth) [Lehrstuhl EW seit 2000 an der TU München] Vertretung: Dr. med. Markus Eblenkamp Forschungsbereiche Kunststoffverarbeitung Zellbasierte Medizinprodukte Oberflächentechnik Materialien für Additive Fertigung von MP Elektronik in Kunstoffen für Medizinprodukte Additive Fertigung von Medizinprodukten Werkstatt und Labore Biologielabor für biologische Werkstoffprüfung Zytotoxizität und Biokompatibilität 2
Erfahrungen und aktuelle Projekte Fertigung patientenindividueller Mittelohrimplantate Additiver Fertigung patientenindividuelle Kleinmanipulatoren Patientenindividuelle Herzkatheter für den Verschluss von Vorhofohrerweiterungen Minimalinvasive Ultraschallköpfe für den DaVinci-Roboter Navigationssysteme für Leber, HNO, Dental, Wirbelsäulenchirurgie usw. Kleinstmanipulatoren für Minimal Invasive Chirurgie Vernetzte Datenbanksysteme Produktakten und Produktionsdokumentation für MP Kunststoff-Medizinprodukte sowie Einbettung von Elektronik in diese Reinraum Verarbeitung von medizintechnischen Werkstoffen (Polymere, Harze, Elastomere, biodegradierbar, bioresobierbar) Produktionstechnik für zellbasierte Medizinprodukte (Diagnostik & Therapie) Fertigung von Kunststoffbauteilen mit selbstdesinfizierenden Eigenschaften Plasmatechnologie für Reinigung, Sterilisierung, Beschichtung, Strukturierung von Oberflächen 3
Patientenindividuelle Produktion in 5 Jahren Bedeutet kurzfristig herstellbar: Wenige Tage oder Stunden nach der Diagnostik (CE konform) - Einzelstücke bzw. sehr kleine Losgrößen 1 100 für Varianten - Automatische Überführung der Patientenbilddaten (Volumendaten: CT/MRT Oberflächendaten: Laser) in Formen für Stents, Crafts, Instrumente, Implantate, Orthesen - Integration von Sensorik und Aktorik und Energieversorgung - Preiswerte und sterile Fertigung oder sterilisierbare Produkte - Automatisierte Produktakte / Dokumentation der Fertigungsschritte bei Losgröße 1 - Geeignete Werkstoffe und Trennmittel für Additive Fertigung oder Hotmelt-Verfahren - Integration von Elektronik bei der Formgebung (Prinzip, Kriechen, Dampf, Temperatur) 4
Probleme und Lösungsmöglichkeiten Eine ganze Reihe von Problemen kann gelöst werden, wenn man - ein Fertigungsverfahren zugrunde legt, das auf kleine Stückzahlen ausgerichtet ist und - Materialien verarbeiten kann, die für die Medizinprodukte verwendet werden können - mit Oberflächenqualitäten die durch Tests als sterilisierbar nachgewiesen wurden. - Es müssen elektronische Bauteile und Schaltungen beschädigungsfrei eingebettet werden können und - elektronische Anschlüsse flexibel und wasserdampfgeschützt herausgeführt werden - die konstruktive Formgebung auf der Basis von Bilddaten teilautomatisieren kann - Die MPG-Dokumentation von Produktakte und Fertigungsprozess automatisieren kann - Sterilverpackung mit ausgeführten Elektronikanschlüssen 5
Konkreter F&E Bedarf Wir sehen konkreten F&E Bedarf das bisher in unabhängigen Vorprojekten entstandene Wissen zu einzelnen Lösungsansätzen in einem neuen Forschungsprojekt zusammenzuführen. Ziel ist die Realisierung einer Fertigungsanlage bzw. Fertigungstechnologie für patientenindividuelle Kunststoff-Elektronik-Produkte als Einzelstücke und kleine Losgrößen. Als Herstellungsverfahren sollten untersucht werden: a) 3D-Formendruck in Kombination mit Niederdruckspritzguss und Elektronikeinbettung b) Direkte additive Fertigung mit Elektronikeinbettung Weitere Optionen sind: - Automatisch sterilverpackte Endprodukte mit ausgeführten Elektronikanschlüssen - Mitlaufende Produktionsdokumentation der Einzelprodukte - Automatisierte Formgebung aus medizinischen 3D-Bilddaten 6
Partner der Medizintechnik & Produktionstechnik Eine Auswahl 7