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Additive Fertigung / Amorphe Metalle

Implanate, fest und flexibel

20. März 2023, 11:50 Uhr | Von Nail Akrouti, Heraeus Amloy

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Implantate aus ZR01

Um Rippenbögen, Trauma-Platten etc. aus amorphen Metallen fertigen zu können, steht noch viel Entwicklungsarbeit an. Dazu gehören Simulationen der Knochenstruktur, der Bewegung des Brustkorbs etc., um die Implantate optimal an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen und so Revisionseingriffe möglichst zu vermeiden.

Komplette Rippenimplantate und Radiusplatten aus amorphen Metallen wurden schon 3D-gedruckt. Fest steht, dass der 3D-Druck zirkonbasierter amorpher Legierungen leichtere und dünnere Platten ermöglicht und durch das feine Abstimmen der Dickenverteilung des Implantats dem Patienten den Heilungsprozess erleichtert.

Das Material erfüllt optimal alle Anforderungen des Marktes: Es bietet Biokompatibilität gem. DIN ISO 10993-5 / -12 und anpassungsfähige Oberflächeneigenschaften. Dazu besitzt es die für den Einsatz in der Traumatologie nötigen mechanischen Eigenschaften, wie ausreichende biomechanische Belastbarkeit und hohe Ermüdungsfestigkeit. Dazu kommen ein niedriges Elastizitätsmodul sowie eine hohe Streck- und Elastizitätsgrenze. Implantate aus amorphem Metall heilen gut in das Knochengewebe ein und fördern die Bildung von Blutgefäßen. Offene Designstrukturen und anpassbare Oberflächenrauigkeit bieten eine hohe Bioadhäsion.

Ein Produkt aus 3D-gedrucktem amorphem Metall kann nicht zerstörungsfrei auf seine Materialeigenschaften überprüft werden. Der Hersteller Heraeus Amloy hat sich zum Validieren des Produktionsprozesses die Firma Swiss m4m, Spezialist für Medizinprodukte in der additiven Fertigung, ins Boot geholt, um ein sicheres Prozessfenster gemäß Operational Qualification (OQ) und Performance Qualification (PQ) zu ermitteln.

Implantate der neuen Generation

Im Wirbelsäulenbereich ermöglicht die gute Miniaturisierung zusammen mit der Federfähigkeit eine dynamische Fixierung und Stabilisierung. Für die ganzen Traumatologie birgt das Material optimale Heilungschancen. Auch größere Implantate lassen sich durch spezielle – mit Zellen bewachsene – Gitterstrukturen erzeugen und schließen so ausgedehntere Knochenschäden sicher. Im Dentalbereich bringen Verschleißfestigkeit und Verbesserungen im Design zuverlässige Festigkeitswerte, da das Implantat gut mit dem Knochen verwächst. Weitere Einsatzpunkte sind etwa das Schlüsselbein, der Ellenbogen, die Radiuskopfprothese oder der CMF-Bereich. Durch die individuell anpassbare Implantat-Bauweise gibt es praktisch keine Grenzen im Einsatz amorpher Metalle bzw. -legierungen in der Medizintechnik. (uh)

Fertigung mit amorphen Metallen und Legierungen
Heraeus Amloy deckt mit seiner Maschinentechnik vielseitige Fertigungsvarianten für amorphe Legierungen ab. Mit einem eigens angepassten Spritzgussequipment bietet die Technologie IMTEC die Verarbeitung amorpher Metalle zu fertigen Komponenten bei einer Zykluszeit von 180 Sekunden in Kombination mit großen Stückzahlen bei engen Toleranzen und vollautomatisiert. Die Spritzgießmaschinen der Tochter AMS ermöglichen darüber hinaus die Produktion von kleinen, filigranen Bauteilen in Gussqualität. Mit dem 3D Druck Prozess AMTEC werden bereits heute komplexe Geometrien ohne Größenbeschränkung in Serie gefertigt. Damit ist die komplette Versorgung des Patienten mit optimalen Implantaten auf einer breiten technologischen Fertigungstiefe gewährleistet. So bieten Zirkon- sowie Titanbasierte amorphe Legierungen zusammen mit den verfügbaren Fertigungstechniken eine Klasse von herausragenden Werkstoffen für biomedizinische Anwendungen der nächsten Generation. Damit lassen sich auch bionische Strukturen und patientenindividuelle Implantate für Prothesen der Zukunft realisieren.

Fertigung mit amorphen Metallen und Legierungen

Heraeus Amloy deckt mit seiner Maschinentechnik vielseitige Fertigungsvarianten für amorphe Legierungen ab. Mit einem eigens angepassten Spritzgussequipment bietet die Technologie IMTEC die Verarbeitung amorpher Metalle zu fertigen Komponenten bei einer Zykluszeit von 180 Sekunden in Kombination mit großen Stückzahlen bei
engen Toleranzen und vollautomatisiert. Die Spritzgießmaschinen der Tochter AMS ermöglichen darüber hinaus die Produktion von kleinen, filigranen Bauteilen in Gussqualität. Mit dem 3D Druck Prozess AMTEC werden bereits heute komplexe Geometrien ohne Größenbeschränkung in Serie gefertigt. Damit ist die komplette Versorgung des Patienten mit optimalen Implantaten auf einer breiten technologischen Fertigungstiefe gewährleistet. So bieten Zirkon- sowie Titanbasierte amorphe Legierungen zusammen mit den verfügbaren Fertigungstechniken eine Klasse von herausragenden Werkstoffen für biomedizinische Anwendungen der nächsten Generation. Damit lassen sich auch bionische Strukturen und patientenindividuelle Implantate für Prothesen der Zukunft realisieren.