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Betatype Reduziert Bauzeit und -kosten für die Herstellung von 3D-gedruckten orthopädischen Implantaten

Die orthopädische Industrie erfindet sich durch die Verwendung von Metall-AM-Prozessen für die Produktion neu. Betatype bietet Schlüsseltechnologien und -dienstleistungen, um die Vorteile weiter zu nutzen und die Produktivität um fast das Doppelte zu steigern.

Metall Additive Manufacturing (AM) -Prozesse wie die Laser-Pulverbett-Fusion (PBF) bieten echte Vorteile bei der Herstellung von orthopädischen Implantaten. PBF kann sowohl feste als auch poröse Geometrien im gleichen Prozess erzeugen, wodurch Zeit und Material gespart werden. Gleichzeitig werden komplexe Strukturen geschaffen, die die netzartigen porösen Eigenschaften von Knochen simulieren und die Festigkeit und Haltbarkeit bieten, die für ein medizinisches Implantat erforderlich sind. Poröse Texturen können in Implantate jeder Form und Größe eingebaut werden – von Hüftgelenkpfannen bis zu Lendenwirbelkäfigen. Dadurch können Hersteller von orthopädischen Implantaten für medizinische Geräte ein komplettes Portfolio an hochwertigen Implantaten im PBF-Verfahren für die Serienproduktion anbieten.

Betatype hilft seinen Kunden im Bereich der orthopädischen Implantate dabei, die Kosten weiter zu senken und die Vorteile von Metall-AM für die Serienproduktion orthopädischer Implantate durch seine einzigartige Datenverarbeitungstechnologie Engine zu nutzen. Dies wird auf wesentliche Weise erreicht, indem das hohe Volumen an Build-Daten optimiert wird, Prozesszeiten reduziert werden und letztendlich die Maschinenauslastung maximiert wird, was zu niedrigeren Kosten pro Teil führt.

Maximierung der Maschinennutzung

Orthopädische Implantate erfordern komplexe Konstruktionen, um eine optimale Porositätsgröße und -verteilung zu erreichen. Diese notwendige Komplexität führt dazu, dass große Datenmengen generiert werden, die Build-Prozessoren oft verlangsamen und Engpässe verursachen oder sogar den additiven Fertigungsprozess insgesamt stoppen können. Der Engine-Build-Prozessor von Betatype bietet Supercomputing-Leistung, um dieses Problem zu lösen und die schnelle Erstellung von Scandaten für Laser-PBF zu ermöglichen, die den Weg für die Serienproduktion ebnen.

Die nahezu unbegrenzte Skalierbarkeit der Engine für die Build-Generierung kann auch optimierte Build-Daten erzeugen. Kürzlich hat Betatype mit einem Unternehmen zusammengearbeitet, um erfolgreich Serien-Build-Build-Daten zu erstellen, die Build-Dateien mit mehr als 50 GB produzierten. Diese Verarbeitungsanforderungen würden die meisten anderen Build-Prozessoren in ihren Spuren stoppen, aber mit der Engine-Technologie von Betatype wurden die Daten in Stunden und nicht in Tagen generiert.

Bei der Anwendung seiner speziellen Algorithmen für die Konvertierung komplexer Geometrie können Engine-Designer außerdem mit leichtgewichtigen Dateiformaten arbeiten, die bis zu 96% leichter sind als herkömmliche STL-Dateien, wie z. B. ARCH von Betatype oder LTCX-Formate von nTopology. Ein Wirbelsäulen-Käfigmodell hatte beispielsweise nur 8 MB als LTCX-Datei im Vergleich zu 235 MB als STL-Datei. Diese Umwandlungen vereinfachen und verkürzen den Prozess enorm, wodurch der Fertigungsprozess flexibler und kostengünstiger wird. Leichte Darstellungen in Kombination mit der einzigartigen Build-Datengenerierung von Engine ermöglichen Entwicklern eine schnellere Innovation, ohne sich mit Mesh-Daten befassen zu müssen.

Foto: Betatype

Die Verbesserung der Auslastung des gesamten Bauvolumens einer AM-Maschine ist auch entscheidend für die Erschließung der Serienproduktion orthopädischer Implantate hinsichtlich der Kosten pro Teil. Betatype ist in der Lage, Implantatteile effektiv zu stapeln, indem auf Gitterknoten abgestimmte Halterungen entworfen werden. Dabei wird der gesamte Bauraum der Maschine genutzt und mehrere komplexe Implantate in einem einzigen Build hergestellt. Diese technischen Halterungen können anschließend mit Standard-Medienstrahlen entfernt werden, wodurch zusätzliche Zeit und Kosten gespart werden, da keine manuelle Nachbearbeitung erforderlich ist.

Bauzeit reduzieren

Die Amortisation von Geräten hat einen großen Einfluss auf die Teilekosten, wenn orthopädische Implantate im PBF-Verfahren hergestellt werden. Die Bauzeit spielt dabei eine Schlüsselrolle: Je mehr Teile Sie in einem Bau produzieren, desto geringer die Bauzeit, desto kostengünstiger werden die Teile. Die Erstellungszeit kann in drei Hauptkomponenten unterteilt werden, von denen jede angegangen werden muss, um den gesamten Erstellungsprozess zu beschleunigen:

  • Dosierung – Pulver auf das Maschinenbett auftragen
  • Verschmelzung – Wenden Sie Energie auf das Pulverbett
  • Bewegung – Zwischen Energieanwendung wechseln

Betatype hat ein leistungsfähiges Portfolio an Technologien entwickelt, mit denen Laserfeuerzeiten direkt optimiert und Verzögerungszeiten mit oder ohne Verwendung mehrerer Laser reduziert werden können, wodurch sich die Gesamtbauzeit um bis zu 40% reduziert.

In einem kürzlich durchgeführten Projekt arbeitete Betatype mit einem orthopädischen Hersteller zusammen. Mit diesem Technologieportfolio konnte die Implantationsdauer von 25,8 auf 15,4 Stunden reduziert werden. Für solche Anwendungen optimieren Betatype-Technologien die Laser-Scan-Pfade, um die Gesamtdauer der für komplexe Gitterstrukturen erforderlichen Schuss- und Bewegungszeit zu reduzieren. Durch die galvo-gesteuerte Pfadoptimierung kann die Bewegungszeit von 13 Stunden auf 3 Stunden reduziert werden, indem die Verzögerungen bei Exposition gegenüber dem Expositionsniveau optimiert werden, um sicherzustellen, dass nur die erforderlichen Verzögerungen angewendet werden. Dies führte auch zu einer erheblichen Reduzierung der von den Lasern benötigten Fahrstrecken von 170 km auf 100 km.

Die Kombination aus Metalladditivherstellung, speziell mit dem PBF-Verfahren, und dem einzigartigen Technologieportfolio von Betatype ermöglicht eine schnellere und kostengünstigere Serienproduktion von orthopädischen Implantaten. Durch die Maximierung der Maschinennutzung, die Optimierung der Dateigrößen und die Verkürzung der Bauzeiten arbeitet Betatype mit einer Reihe von Partnern im Bereich der orthopädischen Implantate zusammen, um sichere, robuste und kostengünstigere Implantate herzustellen.

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