Hochleistungsthermoplaste: Schädelimplantate aus dem 3D-Drucker

Die deutsche Firma Apium Additive Technologies hat sich auf den Hochleistungsthermoplasten PEEK in Filamentform sowie auf die Entwicklung industrieller 3D-Drucker für die Verarbeitung des Materials spezialisiert. Mit dem 3D-Drucker für die Herstellung funktionaler Bauteile mit medizinischer Anwendung aus PEEK, dem Apium M220, können jetzt auch patientenspezifische Implantate und andere Gegenstände für den Einsatz in der Medizin aus PEEK gefertigt werden.

In einer Zusammenarbeit mit der Universität Leipzig, Klinik für Neurochirurgie, Next3D wurde ein Schädelimplantat mit Honigwabenstruktur angefertigt. Durch den additiven Charakter des 3D-Drucks können Strukturen realisiert werden, die in subtraktiven Verfahren wie dem Fräsen oder Drehen nicht möglich sind. So kann nicht nur die Dichte, sondern auch das Füllmuster, mit dem das Druckobjekt innerlich ausgefüllt wird, variabel eingestellt werden. Dies ermöglicht eine Gewichtsreduzierung und beschleunigt den Herstellungsprozess.

Ein weiterer Vorteil ist die Geschwindigkeit des gesamten Herstellungsprozesses. Liegt das Implantat aus der Vorlage des Patienten-CT als .stl Datei vor, kann das physische Gegenstück noch am gleichen Tag gedruckt werden. Ein Schädelimplantat dieser Größe ist für gewöhnlich in sechs Stunden fertig gedruckt. Durch die kompakte Größe des Apium M220 3D-Druckers kann der Druck direkt in der Klinik erfolgen. Wird der Drucker in einem Reinraum bedient, so ist durch ein ausgeklügeltes Filtersystem innerhalb des Bauraums sichergestellt, dass das ausgedruckte Implantat ohne Kontamination herauskommt. Dank der thermischen Eigenschaften des Materials PEEK ist autoklavieren bis 250 °C kein Problem, denn der Thermoplast wird bei Temperaturen über 450 °C überhaupt erst gedruckt.

In der Industrie hat sich der 3D-Druck von Hochleistunspolymer PEEK bereits etabliert. Die hohen mechanischen Eigenschaften und die Prozesstemperaturen, bei denen PEEK eingesetzt werden kann, in Kombination mit der Gestaltungsfreiheit, Material- sowie Kosteneinsparung und Geschwindigkeit in der Herstellung machen diese kombinierte Technologie attraktiv für Unternehmen, die Einzelteile und Kleinstserien fertigen wollen – und eben für die Medizin. Individualisierte Implantate, besonders im Bereich der Schädel-Gesicht-Kiefer-Chirurgie, tragen nicht nur zur Ästhetik nach der Operation bei, sondern sind auch weniger anfällig für post-operative Komplikationen, die durch ungenügend angepasste konventionelle Implantate hervorgerufen werden können. Apiums M220 3D-Drucker ermöglicht die Fertigung solcher Implantate und bietet eine Komplettlösung mit Qualitätssicherung und diversen Sicherheitsfeatures an. Kooperationen wie mit der Universität Leipzig oder seit Kurzem mit der Universität Graz innerhalb einer klinischen Studie, zeigen die Relevanz der Technologie für die Medizin.