Medizintechnische Anwendungen der additiven Fertigung

Zusammenfassung

Aufgrund des hohen erreichbaren Individualisierungsgrads ist die additive Fertigung, d. h. die materialzuführende, schichtweise auf 3D-CAD-Daten basierende Herstellung von Bauteilen, geradezu prädestiniert für medizintechnische Anwendungen. Auf diese Weise lassen sich patientenspezifische, geometrisch komplexe und an die gegebene Beanspruchungssituation angepasste Medizinprodukte (wie z. B. Orthesen, Prothesen und Implantate sowie medizinische Hilfsmittel) fertigen. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über aktuelle Anwendungen der additiven Fertigung in der Medizintechnik und diskutiert die mit diesem innovativen Fertigungsverfahren für den medizintechnischen Bereich verbundenen Potenziale. Um Medizinprodukte lebensdauerorientiert, beanspruchungsgerecht und patientenspezifisch unter Berücksichtigung werkstoff- und prozessseitiger Einflussfaktoren sowie der identifizierten Potenziale der additiven Fertigung zu gestalten, müssen verschiedene ingenieurwissenschaftliche und medizinische Fachbereiche interdisziplinär zusammenwirken. Daher werden auch die Vorgehensweise zur Entwicklung und Herstellung additiv gefertigter Medizinprodukte sowie die dafür erforderlichen Fachdisziplinen betrachtet. Die grundlegende Vorgehensweise wird darüber hinaus für verschiedene medizinische Anwendungsbeispiele verdeutlicht. Im Fokus steht dabei die Gestaltung individueller Esshilfen für körperbehinderte Personen, um ihnen ein selbstständiges und selbstbestimmtes Essen zu ermöglichen. Darüber hinaus werden numerische Rissausbreitungssimulationen einer Hüftendoprothese vorgestellt, um den Einfluss thermischer Nachbehandlungsverfahren auf das bruchmechanische Materialverhalten zu diskutieren. Des Weiteren werden verschiedene Maßnahmen zur Strukturoptimierung einer Kurzschaft-Hüftendoprothese und einer patientenspezifischen Fußorthese erläutert.