Kunststofftechnik
Verstärkte Fasern
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Minimalinvasiv
Minimalinvasiv
So lassen sich bereits heute Instrumente für die minimalinvasive Chirurgie mit dem Mikro-Pullwinding-Verfahren, das am Fraunhofer IPT entwickelt wurde, serienmäßig aus Faserverbundkunststoffen herstellen (Bild 2).
Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie fertigt auf diese Weise dreilagige Mikroprofile mit Durchmessern deutlich unter 1 mm, die in Führungsdrähten, Kanülen und Kathetern zum Einsatz kommen können. Das gewünschte Biege- und Torsionsverhalten der Instrumente lässt sich dabei je nach gewünschtem Einsatzgebiet anhand gezielt ausgerichteter Verstärkungsfasern kontinuierlich variabel einstellen, ohne die Serienproduktion zu unterbrechen. Ein weiterer Pluspunkt dieser Instrumente ist ihre Tauglichkeit für die Anwendung im Magnetresonanztomografen (MRT): Im Unterschied zu metallischen Komponenten treten bei der Bildgebung keine störenden Artefakte auf.
Das trifft natürlich nicht zu, wenn Faserverbundwerkstoffe als Schaltungsträger dienen, doch sind dabei die Anwendungsbereiche ohnehin andere. Hier sind besonders hybride Konstruktionen interessant, also Metall-Kunststoff-Verbundsysteme für elektronische und elektrotechnische Anwendungen. Bereits seit langem dienen faserverstärkte Kunststoffe ja als Prepregs für Leiterplatten, neuerdings lässt sich das Prinzip auch problemlos für den medizinischen Einsatz anpassen.
Thermoplastik
Für die Herstellung individuell anpassungsfähiger Medizinprodukte wie Prothesen, Implantate oder auch Rollstühle entwickelten die Fraunhofer-Forscher Verfahren und Produktionssysteme zur Verarbeitung thermoplastischer Faserverbundkunststoffe. Komponenten, die auf diese Weise gefertigt werden, lassen sich im Gegensatz zu solchen aus duroplastischen Materialien nach dem ersten Aushärten erneut wieder verformen und so an individuelle Bedürfnisse anpassen. Viele der thermoplastischen Matrixmaterialien sind bereits für den Einsatz in der Medizintechnik zugelassen und müssen deshalb keine langwierigen Zulassungsverfahren mehr durchlaufen. Das hat nicht nur Vorteile in Bezug auf die Entwicklungszeit, sondern auch bezüglich der Kosten – Zertifizierungen sind schließlich keine Kleinigkeit im Budget.
Auch Schweißprozesse, beispielsweise unter Einsatz von Laserstrahlung, untersucht das Fraunhofer IPT, um komplex aufgebaute, mehrteilige Komponenten ganz ohne schädliche Klebstoffe sicher miteinander zu verbinden. Ziel ist es hier, bereits etablierte Prozesse für das Schweißen von Kunststoffen auch auf Medizinprodukte anzuwenden. Das am Fraunhofer IPT entwickelte laserunterstützte Tapelege- und Wickelverfahren dient dazu, ressourcen- und energieeffizient lasttragende Strukturen aus faserverstärkten Leichtbaumaterialien herzustellen.
Der Schwerpunkt der Wissenschaftler, die eng mit medizinischen Einrichtungen und kommerziellen Medizintechnik-Anbietern kooperieren, liegt vor allem auf der Entwicklung neuer, serientauglicher Fertigungsverfahren für individualisierbare Produkte sowie auf der Auslegung und Konstruktion von Faserverbundbauteilen für die Medizintechnik.
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