Eplus3D fördert die medizinische Innovation: Fortschrittlicher Metall-3D-Druck für Implantatlösungen

Unternehmensnachrichten

Hangzhou, China - März 2025 - In den letzten Jahren hat die rasante Entwicklung der Additive Manufacturing (AM)-Technologie zu bedeutenden Fortschritten in der Forschung, Entwicklung und Produktion von medizinischen Implantaten geführt. Die Integration der 3D-Drucktechnologie der Metall-Additiven Fertigung (AM) hat die medizinische Industrie revolutioniert und ermöglicht hochgradig individuelle und biokompatible medizinische Lösungen.

Einführung

Der 3D-Druck von Metallen bietet erhebliche Vorteile für die Osteosynthese, eine chirurgische Methode zur Fixierung von Knochenfragmenten. Die additive Fertigung ermöglicht die Herstellung von maßgeschneiderten Platten, Schrauben und anderen Haltevorrichtungen, die perfekt auf die anatomischen Gegebenheiten des jeweiligen Patienten abgestimmt sind. Dies gewährleistet eine sichere Fixierung und beschleunigt den Heilungsprozess.

Herausforderungen bei der traditionellen Fertigung

Ein Entwickler und Hersteller von Implantaten für die Wirbelsäulenchirurgie, Neurochirurgie und Osteosynthese stand bei der Herstellung von Schulterarthrodeseplatten vor großen Herausforderungen. Diese Produkte werden zur Resektion des Oberarmkopfes bei Bandverletzungen in der Schulter eingesetzt. Die Herstellung dieser Produkte mit herkömmlichen Methoden ist jedoch eine Herausforderung, da die Entwicklung und Herstellung von Spezialwerkzeugen zusätzliche Zeit und Ressourcen erfordert. Gleichzeitig treten bei einer derart komplexen Geometrie Schwierigkeiten auf. Neben der maschinellen Bearbeitung sind häufig Biegevorgänge erforderlich, die jedoch nicht sehr genau sind und nicht das erforderliche Maß an Wiederholbarkeit gewährleisten.

Die Lösung: Metallpulverbett-Schmelztechnik

Um diese Herausforderungen zu meistern, wurde die Metal Powder Bed Fusion (MPBF)-Technologie als Lösung gewählt. Durch den Einsatz der 3D-Drucktechnologie konnte in kurzer Zeit ein voll funktionsfähiger Prototyp des Produkts erstellt werden. Darüber hinaus konnten die Kosten für die Entwicklung eines Prothesenprototyps erheblich gesenkt werden.

Bei der Herstellung von Schulter-Arthrodesenplatten zeigte der EP-M260 3D-Drucker von Eplus3D eine außergewöhnliche Leistung. Der EP-M260 ist eine mittelgroße MPBF-Maschine mit einem Bauvolumen von 260 mm × 260 mm × 390 mm. Er unterstützt sowohl Einlaser- als auch Zweilaserkonfigurationen und kann eine Vielzahl von Hochleistungsmaterialien verarbeiten, darunter Titanlegierungen, Edelstahl und Aluminiumlegierungen.

Herstellungsprozess

Bei der Herstellung von Schulterarthrodesenplatten wurde als Material die Titanlegierung VT6 gewählt, die für medizinische Zwecke zertifiziert ist. Der Druckvorgang dauerte etwa 12 Stunden, die Länge des Produkts betrug 25 cm mit einer Schichthöhe von 30 μm.

Am Ende des Druckvorgangs wurde das Produkt zwei Stunden lang bei etwa 700 Grad Celsius wärmebehandelt, um Restspannungen abzubauen. Danach wurden die Stützstrukturen mit Handwerkzeugen entfernt und anschließend sandgestrahlt.

Das Produkt enthält konische Gewinde, die aus dem 3D-Modell entfernt wurden, um sie mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden genauer schneiden zu können. Während des Schmelzens kann es aufgrund von Wärmeausdehnung und -kontraktion zu Schrumpfung und Verformung kommen. Dies kann die Form und Größe des Gewindes beeinflussen und es ungleichmäßig machen.

In dieser Situation besteht die zuverlässigste und genaueste Methode zur Herstellung von Gewinden auf Metallteilen darin, Löcher mit einem bestimmten Durchmesser zu entwerfen. Die Gewinde können dann entweder per CNC oder von Hand geschnitten werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Oberfläche glatt ist und die genauen Abmessungen den Standardspezifikationen entsprechen.

Schließlich wurden die Schulterarthrodesenplatten erfolgreich mit hoher Präzision und komplexen Geometrien hergestellt, die genau auf die anatomischen Merkmale jedes Patienten abgestimmt sind, um eine individuelle Anpassung zu erreichen.

Technische Vorteile des EP-M260

Der 3D-Drucker EP-M260 zeichnet sich bei medizinischen und industriellen Anwendungen durch seine Fähigkeit aus, mit hoher Dichte zu drucken. Er erreicht Materialdichten von bis zu 99,9 % für maximale Festigkeit und Zuverlässigkeit. Sein Doppellasersystem und die optimierte Schichtauftragsstrategie erhöhen die Druckgeschwindigkeit und Effizienz erheblich, während das intelligente Überwachungssystem durch Prozesskontrolle in Echtzeit eine gleichbleibende Qualität gewährleistet. Mit einem Bauvolumen von 260 mm × 260 mm × 390 mm und der Unterstützung einer breiten Palette biokompatibler Materialien, einschließlich Titan und Edelstahl, ist der EP-M260 ideal für die Herstellung mittelgroßer, hochgradig kundenspezifischer Teile mit komplexen Geometrien geeignet und damit ein leistungsstarkes Werkzeug für die Präzisionsfertigung.

Vorteile für die medizinische Industrie

Die MPBF-Drucktechnologie bietet der medizinischen Industrie entscheidende Vorteile, da sie durch das laserbasierte Schmelzen von Metallpulver hohe Präzision und Qualität liefert und die Herstellung komplexer, patientenspezifischer Implantate mit komplizierten Geometrien ermöglicht.

Durch die Verwendung von biokompatiblen Materialien wie Titan- und Kobaltlegierungen werden sichere und langlebige Medizinprodukte gewährleistet, die auf die individuellen anatomischen Bedürfnisse zugeschnitten sind. Darüber hinaus reduziert MPBF den Materialabfall, senkt die Produktionskosten und steigert die Effizienz durch höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten, so dass die Hersteller strenge medizinische Standards einhalten und gleichzeitig die Behandlungsergebnisse und die betriebliche Produktivität verbessern können.

Zukunftsaussichten

Die erfolgreiche Herstellung von Schulter-Arthrodesenplatten unterstreicht das immense Potenzial der Metall-3D-Drucktechnologie von Eplus3D im medizinischen Bereich. Mit dem weiteren Fortschritt der additiven Fertigungstechnologie werden weitere biokompatible Materialien und neue Verfahren in der Medizinbranche eingeführt, die den Patienten bessere Behandlungsmöglichkeiten bieten.

Eplus3D wird auch weiterhin die Innovation in der additiven Fertigungstechnologie vorantreiben, effiziente und zuverlässige Lösungen für die medizinische Industrie anbieten und die Entwicklung der personalisierten Medizin unterstützen.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte: https://www.eplus3d.com/contact/

Über Eplus3D

Seit der Gründung der ersten PBF-Maschine in China im Jahr 1993 beschäftigt sich Eplus3D mit der Erforschung und Entwicklung von Additive-Manufacturing-Systemen und Anwendungstechnologien in Industriequalität unter Verwendung der MPBF™ (Metal Powder Bed Fusion) und PPBF™ (Polymer Powder Bed Fusion) 3D-Drucktechnologie. Eplus3D bietet professionelle Anwendungslösungen für die Bereiche Luft- und Raumfahrt, Energie, Öl und Gas, Automotive, Werkzeugbau, Gesundheitswesen, Konsumgüter und Präzisionsfertigung.

Eplus3D verfügt über vier Standorte in Peking, Hangzhou, Stuttgart und Houston. Das Unternehmen investiert jährlich mehr als 20 % seines Umsatzes in die wissenschaftliche Forschung und verfügt über umfangreiche Erfindungs-, Gebrauchsmuster-, Software- und Erscheinungspatente. Das Unternehmen hat große Erfolge bei der Entwicklung von Design, Verfahren, Software, Materialien und Nachbearbeitung für die additive Fertigung erzielt und AM-Lösungen erfolgreich bei Kunden in mehr als 40 Ländern und Regionen wie Europa, Nord- und Südamerika, dem Nahen Osten, Ostasien und Südostasien eingeführt.

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