Implantate für Unfallpatienten müssen exakt an den jeweiligen Körper angepasst werden. Eine Alternative zu dem wochenlangen Prozess, bei dem erst Gussformen hergestellt und danach die Rohlinge aus Titan nachgearbeitet werden, haben nun deutsche Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen entwickelt. Wie ein dreidimensionaler Drucker lässt ein Laser aus Metallpulver Schicht für Schicht ein passendes Implantat oder künstliche Knochen aus Titan entstehen.
Das Implantat wird direkt aus Computer-Tomografischen-Daten (CT-Daten des Patienten) aufgebaut. Formgebende Werkzeuge werden nicht benötigt, sagt Projektleiter Wilhelm Meiners. Anhand dieser dreidimensionalen Bilddaten schmelzt der Fokus des computergesteuerten Laserstrahls das Metallpulver. Punkt für Punkt verbindet sich die Schmelze mit der vorhergehenden Schicht zu einer festen Struktur. Der künstliche Knochen wird auf einer absenkbaren Platte hergestellt. Ist die erste Schicht fertig, wird die Platte ein Stück heruntergefahren, neues Metallpulver aufgetragen und die nächste Schicht produziert. Innerhalb von wenigen Stunden wird so das Implantat exakt nach den CT-Daten aufgebaut.
Schnell und preisgünstig soll dieses so genannte “Rapid Prototyping-Verfahren” sein. “Die Herstellung erfolgt ohne Materialverlust. Metallpulver, das nicht zum Bauteil gehört, kann vollständig wieder verwendet werden”, so Meiners. Um die Leistungsfähigkeit des Verfahrens zu demonstrieren, haben die Forscher bereits das Modell einer Schädelkalotte aus Titan hergestellt. “Mit dieser Technik kann nahezu jede beliebige Geometrie gefertigt werden”, sagt Meiners.
Bisher werden solche Rapid-Prototyping-Verfahren im Maschinen- und Werkzeugbau eingesetzt, um in kurzer Zeit Prototypen herzustellen. Außer für die Herstellung von Implantaten bietet es sich auch für die Produktion komplexer Bauteile aus Leichtbauwerkstoffen an. Damit eröffnet das Verfahren neue Möglichkeiten für den Ultraleichtbau etwa in der Luft- und Raumfahrt. Ihren “Knochendrucker” stellen die Forscher auf der kommenden Hannovermesse vor.
Jan Oliver Löfken
