Mit Piezotechnologie medizinischen 3D-Druck schneller und präziser machen

Der 3D-Druck hat sich in der Medizin schnell etabliert und ermöglicht Therapien, die vor einigen Jahrzehnten noch unvorstellbar waren.

Mit der fortschreitenden medizintechnischen Entwicklung werden aber auch die Anforderungen an medizinische Geräte, Implantate, Prothesen und Bauteile höher. Die Geometrien und Strukturen werden komplexer und eine schnelle und präzise Herstellung beispielsweise von personalisierten Implantaten wird benötigt.

Einige Verfahren des 3D-Drucks können von der Piezotechnologie profitieren. Im Bereich der Medizintechnik sind das Material Jetting und Binder Jetting . Bei diesen beiden Prozessen werden bevorzugt Piezoaktoren eingesetzt; wegen ihrer hohen Geschwindigkeit sind sie für die hochpräzise Tropfenerzeugung ideal.

Jetting beschreibt dabei den Prozess der Tropfenerzeugung in Druckköpfen z.B. der 3D-Druck Systeme. Mithilfe verschiedenster Piezoelemente oder Aktoren werden Kraftimpulse auf die mikrofluidischen Kanäle im Druckkopf ausgeübt, sodass feinste Tropfen – bis in den Mikroliterbereich – berührungslos auf dem zu bedruckenden Untergrund landen.

Beim so genannten Material Jetting werden flüssige Polymere z.B. mit unterschiedlichen Materialeigenschaften oder Farben gedruckt. Diese Methode wird u.a. bei der Herstellung patientenspezifischer Organmodelle für die Operationsplanung genutzt.

Wesentlich vielseitiger in der Anwendung sind Produkte, die mittels Binder Jetting hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird ein flüssiger Polymerbinder in ein Pulverbett, z.B. aus keramischen oder metallischen Partikeln, dosiert. Nach dem Druck finden Trocknungs- und Sinterungsschritte statt. So können Dentalprodukte wie Brücken, Kronen, Implantate oder Kronenunterkonstruktionen sowie chirurgische Instrumente individualisiert erzeugt werden.

Die Zukunft: 3D Bioprinting

Auch im Bereich des Bioprinting, also des Druckens von Biomaterialien und lebenden Zellen, kommen Jetting Technologien zum Einsatz. Besonders im Tissue Engineering wird diese Methode genutzt um z.B. gezielt Pikolitertropfen aus Zellsuspensionen auf Gewebe Scaffolds zu dosieren. Hiermit ist es möglich mit Zellen definiert besiedelte künstliche Organe bzw. Organvorstufen und Haut sowie personalisierte Medikamente zu drucken.

 

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