Hybrid-Additive Prozesskette für individuelle Knieimplantate

Individualisierte Implantate erweisen sich als die zukünftige Art, dem Patientenwohl in besserer Weise zu begegnen. Gleichzeitig muss eine wirtschaftliche Produktion gewährleistet sein, um die Kosten tragbar zu halten. Ziel des Projektes MeSATech ist es, diese Ambiguität zu vereinen, indem ein hybrid-additives Fertigungsverfahren zur Produktion von Implantaten Einsatz findet. Hybrid-Additiv meint die Kombination eines konventionell gefertigten Grundkörpers mit einem additiven, individualisierten Aufbau per Laser Powder Bed Fusion. Hierdurch ist eine individualisierte Produktion bei reduzierten Kosten möglich. Am Beispiel des Knieimplantats werden die fertigungstechnische Machbarkeit, eine Kostenanalyse und die Übertragbarkeit auf andere Implantate untersucht, um das Potential der hybriden Bauweise in der Medizintechnik aufzuzeigen.

Fertigungstechnisch werden folgende Herausforderungen angegangen: Die Positioniergenauigkeit der Körper zueinander im Bauraum des 3D-Druckers, die Stabilität der Grenzschicht zwischen konventionell und additiv gefertigtem Körper – verfahrensabhängig treten hier unterschiedliche Gefügearten auf – und der Einfluss der Gefügearten auf die Zerspanung nach einer Wärmebehandlung.

Die Bewertung erfolgt einerseits anhand der Prozesskosten und -zeiten in Abhängigkeit der Stückzahl. Es werden die konventionelle Fertigung, die rein additive und die hybrid-additive Prozesskette analysiert und gegenübergestellt. Die eigentlichen Vorteile, die sich für die Patienten in Form von Passgenauigkeit und einhergehender Schmerzreduktion, verbesserter Osseointegration und kürzeren Rehabilitationszeiten ergeben, werden qualitativ zusätzlich betrachtet. Um die Übertragbarkeit auf andere Implantate und einhergehende Kosten und Zeiten vorherzusagen, wird ein Technologieplanungstool aufgebaut, in das ein künstlich neuronales Netz zur Abschätzung der additiven Kosten integriert ist.

Weitere Informationen:

Mehr zum Projekt erfahren Sie hier:

News auf der wgp-Website (extern): https://wgp.de/de/hybrid-additive-prozessketten-fuer-individuelle-knieimplantate/

Forschungsprojektseite: https://www.wbk.kit.edu/wbkintern/Forschung/Projekte/MeSATech//index.php

Bildquellen: ©wbk, Magali Hauser (oben)