Überblick über biokompatiblen 3D-Druck

Beim biokompatiblen 3D-Druck werden biokompatible Materialien oder Biomaterialien verwendet, bei denen es sich um natürliche oder synthetische Materialien handelt, die in engem Kontakt mit lebendem Gewebe funktionieren oder sogar einen Teil eines lebenden Systems ersetzen können. Biokompatible Materialien sind so konzipiert, dass sie mit biologisch aktiven Systemen zur Bewertung, Behandlung, Verstärkung oder Substitution von Geweben, Organen oder Körperfunktionen verbunden werden können.

Beispielsweise werden Biomaterialien für Gelenke, Nähte, Knochenplatten und medizinische Geräte wie Zahnprothesen, Hörgeräte, Herzschrittmacher usw. verwendet. Ein Biomaterial, das zur Herstellung von Implantaten verwendet wird, sollte einige wichtige wünschenswerte Eigenschaften für eine langfristige Verwendung im Körper aufweisen ohne selbst abgelehnt zu werden.

Materialvorschriften

ISO 10993 (der internationale Standard für Geräteprüfungen) bietet Leitlinien dazu, wie biokompatible Materialien als Teil eines umfassenderen Risikomanagements und einer Strategie zur Risikominderung verwendet und getestet werden können. Diese Tests stellen beispielsweise sicher, dass die Materialien nicht giftig sind oder keine Hautreizungen verursachen. Hier finden Sie detaillierte Richtlinien zu den ISO 10993-Vorschriften.

3D-Druck von biokompatiblen Materialien

Die meisten 3D-Drucktechnologien können biokompatible Kunststoffe, Elastomere und Metalle effektiv für Prototypen und Funktionsteile verwenden. Im Vergleich zu anderen Fertigungstechnologien bietet der 3D-Druck von biokompatiblen Materialien bessere Möglichkeiten in Bezug auf Komplexität und Anpassung, was für die medizinische Industrie sehr wichtig ist. Beispielsweise passt ein allgemein auf dem Markt erhältliches Hörgerät möglicherweise nicht bequem in ein bestimmtes Ohr. In solchen Fällen ist es heutzutage möglich, diese entsprechend der Ohrabmessungen individuell zu drucken.

Optionen für biokompatible 3D-Druckmaterialien bei Xometry erhältlich

Polyamid 12 (Nylon PA)

Dies ist ein äußerst vielseitiges, leichtes, korrosionsbeständiges und chemikalienbeständiges Material. Es ist auch zäh und flexibel mit hoher Zug- und Schlagfestigkeit. Nylon PA12 kann mit Ethylenoxid, Chemikalien, Gammabestrahlung, Gasplasma und Dampfautoklaven sterilisiert werden. Es wird mit MJF-, SLS- und FDM-3D-Druck gedruckt. Als medizinisches Material ist Nylon PA-12 nach ISO-10993 zertifiziert und nach USP Klasse I-IV getestet. Es wird häufig in Prothesen und intramedullären Stäben verwendet.

Silikon (Sil 30)

Silicone 30 ist ein hitzebeständiges, reißfestes und hochflexibles biokompatibles Elastomer. Es wird häufig bei der Herstellung von Wearables mit Hautkontakt wie Atemschutzmasken verwendet. Es entspricht ISO 10993-5 und 10993-10. Silikon kann mit Carbon DLS 3D-Druck gedruckt werden.

CE 221

Cyanatester (CE 221) ist bekannt für seine Steifigkeit, hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit. Es ist nach ISO 10993-5 geprüft und biokompatibel. Es wird mit Dampfautoklav, Ethylenoxid (EtO), Gammabestrahlung und Elektronenstrahl sterilisiert. Sie können zur Herstellung von z.B. Katheter und Spritzen.

EPX 82

Epoxy 82 ist biokompatibel und hat eine gute chemische, thermische und UV-Stabilität – was es zu einem vielseitigen und vielseitigen Material für eine Vielzahl von Anwendungen macht. Seine Stoß- und Hitzebeständigkeit ermöglicht auch eine Temperaturwechselbeständigkeit, wodurch es für den Dauereinsatz bei unterschiedlichen Temperaturen geeignet ist. Seine hohe Auflösung ermöglicht auch präzise und genaue Designs. Es ist gemäß ISO 10993-5 und -10 auf Toxizität und Reizung getestet und wird mit Dampfautoklav, Ethylenoxid (EtO), Gammabestrahlung und Elektronenstrahl sterilisiert. Es wird mit Carbon DLS 3D-Druck gedruckt.

RPU 70

Hartes Polyurethan 70 ist ein Material mit hoher Festigkeit, funktionaler Zähigkeit und hoher Duktilität. Es kann mit Carbon DLS 3D-Druck 3D-gedruckt werden, entspricht ISO 10993-5 und 10993-10 und ist biokompatibel. Es wird mit Dampfautoklav, Ethylenoxid (EtO), Gammabestrahlung, Elektronenstrahl sterilisiert.

FPU 50

FPU 50 ist ein halbstarres Material mit eingebauter Elastizität, das es widerstandsfähig gegen Abrieb, Ermüdung und Stöße macht. FPU 50 ist biokompatibel und erfüllt die Anforderungen für Biokompatibilität gemäß ISO 10993-5. Es kann mit Ethylenoxid (EtO), Gammastrahlung, Elektronenstrahlen sterilisiert werden und ist für medizinische Zwecke geeignet. Es wird mit Carbon DLS 3D-Druck gedruckt.

Echtes Silikon

True Silicone ist das einzige 100 % reine Silikonmaterial, das für den 3D-Druck verfügbar ist. Damit können Sie leistungsstarke biokompatible 3D-Drucke in 4 verschiedenen Shore-Härteoptionen (A20, A35, A50, A60) erstellen. True Silicone entspricht den ISO 10993-Standards. Das Material wird heute umfassend in den Bereichen Industrie-, Körperpflege- und Medizinprodukte eingesetzt. Dieses Material kann mit Stereolithographie (SLA) gedruckt werden.

ABS M30i

ABS M30i ist ein weiterer weit verbreiteter Thermoplast in der medizinischen Industrie. Es ist nicht nur biokompatibel, sondern auch durch Gammastrahlung, Ethylenoxid und Gasplasma sterilisierbar. Dieses Material ist ISO-zertifiziert und USP-Klasse I – IV und wird häufig zur Herstellung medizinischer Geräte und detaillierter anatomischer Modelle verwendet. Es kann auch für die Prothetik verwendet werden. ABS M30i ist zäh und hat eine hohe Zug- und Schlagfestigkeit. Es wird mit FDM gedruckt.

PC-ISO

Dieses Material wird häufig zur Herstellung von Formen, Prototypen und kundenspezifischen Bohrschablonen verwendet. Während PC ISO eine weniger hochwertige Oberfläche als Nylon PA12 hat, ist es stark und hitzebeständig mit hoher Zugfestigkeit. PC ISO ist auch biokompatibel, wenn auch nur kurzzeitig, und kann durch Gammabestrahlung und Ethylenoxid sterilisiert werden. PC ISO wird über FDM gedruckt.

Polyetherimid (ULTEM 1010)

Im Vergleich zu anderen FDM-Thermoplasten ist ULTEM 1010 einer der stärksten und widerstandsfähigsten gegen Hitze und Chemikalien. Es ist auch sehr biokompatibel und kann mit Gammastrahlung, Ethylenoxid, Gasplasma und Dampfautoklav sterilisiert werden. ULTEM 1010 wird zum Drucken von Bohrschablonen, Prototypen und Prothesen verwendet.

Edelstahl (17-4PH)

Edelstahl ist ein hochfestes Metall, das biokompatibel ist und mit verschiedenen Methoden sterilisiert werden kann. Seine Korrosionsbeständigkeit ist jedoch kurzfristig, was es weniger bevorzugt macht als Titan und Kobalt-Chrom, insbesondere für Implantate. Dieses Material eignet sich hervorragend für chirurgische Instrumente und temporäre Implantate. Es kann mithilfe der direkten Metall-Laser-Sinter-Technologie (DMLS) gedruckt werden.

Fazit

Die additive Fertigung gepaart mit biokompatiblen Materialien bietet großartige Möglichkeiten für die Herstellung von medizinischen Geräten, Implantaten und persönlichen Wearables. Mit den On-Demand-3D-Druckdiensten von Xometry können Sie die erforderliche Menge an biokompatiblen 3D-Drucken in bis zu 3 Tagen erhalten. Laden Sie einfach Ihre CAD-Modelle hoch und wählen Sie die erforderlichen Fertigungsoptionen aus.

Lesen Sie mehr über den Einsatz von 3D-Druck in der Medizinbranche in unserer Infografik.