3D-Druck im Gesundheitswesen

3D-Druck im Gesundheitswesen und der Medizin kommt seit vielen Jahren erfolgreich zur Anwendung. Die Einsatzgebiete sind dabei äußerst vielfältig und reichen von der Produktion von medizinischen Untersuchungsgeräten, über die Rekonstruktion von Knochen und Zähnen, bis hin zu voll funktionsfähigen Organen. Mit sogenannter Biotinte ist das Nachbilden menschlicher Haut möglich, es wurde sogar schon ein voll funktionstüchtiges Herz ausgedruckt. Auch der Vokaltrakt eines Opernsängers konnte dank additiver Fertigung in der Medizin bereits erfolgreich rekonstruiert werden, wobei der künstliche Sprechtrakt annähernd denselben Stimmumfang erreichte, wie der ausgebildete Sänger selbst.

Ärzte am Gazastreifen, die unter Extrembedingungen arbeiten und nicht auf europäische Standards in der Logistik vertrauen können, fertigen Instrumente einfach selbst mittels 3D-Drucks an. So schaffen Sie sich Stethoskope und andere wichtige Utensilien, um Patienten trotz erschwerter Bedingungen behandeln zu können. Ein wesentlicher Vorteil für den Einsatz additiver Fertigung im Gesundheitswesen ist die gesteigerte Geometriefreiheit. In der Produktion ist man außerdem nicht auf Kunststoffe beschränkt, des Weiteren können Objekte aus Metall, Keramik und anderen Stoffen erzeugt werden. Es ist ebenso möglich, verschiedenen Komponenten eine elektrische Leitfähigkeit zukommen zu lassen.

3D-Druck im Gesundheitswesen

Wird 3D Druck in der Medizin eingesetzt, können Oberfläche sowie Struktur der Körper beeinflusst werden. Die wabenförmige Innenfüllung ist individuell einstellbar, vor allem bei der Rekonstruktion von menschlichen Knochen ist eine gewisse Rauigkeit gewünscht. Diese soll sich nicht nur auf der Oberfläche finden, sondern das ganze Objekt durchziehen.

Körper mit Formgedächtnislegierung werden etwa als Bypass eingesetzt, die Nachbildung ganzer Arterien ist auf Spezialdruckern möglich. Als Biotinte wird ein Druckstoff bezeichnet, der neben künstlichen Stoffen auch menschliches Gewebe enthält. Dieses wird dem Patienten direkt entnommen, dadurch kommt es zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit der Abstoßung. Häufiger als nach herkömmlichen Operationen werden diese künstlichen Organe als körpereigen erkannt und übernehmen ihre gewünschte Funktion. Auf Metallschrauben oder andere Mechanismen zur Befestigung von Knochen kann verzichtet werden, da es Druckstoffe gibt, die sich nach einer gewissen Zeit von selbst im Körper auflösen. Ähnlich wie bei Fäden nach Operationen, die nicht gezogen werden müssen, sondern sich von alleine zersetzen.

Durch die Kombination von 3D Druckern mit Elementen aus der Robotik ist die Konstruktion von Maschinen möglich, die zum Beispiel Zähne völlig autonom ersetzen. Erste Tests gab es bereits in einem chinesischen Militärkrankenhaus. Ein Roboter scannt dabei zuerst den Zustand des Patienten mittels eines 3D-Scanners. Aufgrund der Daten von gesunden Zähnen werden fehlende mit einer Spezialsoftware digital rekonstruiert und anschließend ausgedruckt. Diese setzt die Maschine den Patienten dann selbständig ein. In der Testphase ist ständig ein Arzt anwesend, in Zukunft soll der Multifunktionsdrucker die Behandlung aber ganz alleine durchführen. Vor allem kann die Maschine Gegenden in der Mundhöhle präzise erreichen, die vom Menschen nur schwer einzusehen sind. Durch Kameras und eine spezielle Software wird gewährleistet, dass die Behandlung auch dann stets optimal verläuft, wenn der Patient den Kopf bewegt. Die additive Fertigung im Gesundheitswesen könnte für viele Chinesen zu einer echten Bereicherung werden, da es im Land großen Ärztemangel gibt, vor allem im dentalen Bereich.

Effizienz und Nachhaltigkeit von 3D-Druck im Gesundheitswesen

Die vom 3D-Drucker erzeugten Schichten liegen übereinander und sind so dünn, dass Objekte hoch präzise erzeugt werden können. Dabei ist ein Druck eigenständiger Formen möglich, oder es kann hybrid auf einen bestehenden Körper gedruckt werden. Nach jeder vollendeten Schicht wird überschüssiges Pulver (Metall oder Keramik) vom Drucker entfernt und kann ohne Verlust für einen weiteren Druckvorgang eingesetzt werden. Es entsteht weniger Abfall, was letztendlich auch die Produktionskosten beeinflusst.

Wird 3D Druck in der Medizin eingesetzt, optimieren Kliniken und Ärzte außerdem ihre Lieferkette. Replikate müssen nicht erst aus einem Labor angefordert werden, sondern sind auf hoch präzisen Geräten direkt vor Ort erstellbar. Medizinische Instrumente und Ersatzteile sind dank additiver Fertigung im Gesundheitswesen kostengünstig und schnell zu produzieren.

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