Umfassender Leitfaden zu biokompatiblem 3D-Druck

Biokompatibler 3D-Druck verwendet biokompatible Materialien (Biomaterialien) – natürliche oder synthetische Stoffe, die in engem Kontakt mit lebendem Gewebe funktionieren oder sogar einen Teil eines lebenden Systems ersetzen können. Biomaterialien sind darauf ausgelegt, mit biologisch aktiven Systemen zu interagieren, um Gewebe, Organe oder Körperfunktionen zu evaluieren, behandeln, erweitern oder ersetzen.

Beispiele: Biomaterialien für Gelenke, Nahtmaterial, Knochenplatten, Medizinprodukte wie Zahnprothesen, Hörgeräte, Herzschrittmacher etc. Ein für Implantate genutztes Biomaterial sollte wichtige wünschenswerte Eigenschaften für Langzeitanwendung im Körper ohne Abstoßung aufweisen.

Materialregularien

ISO 10993 (internationaler Standard für Produkttests) gibt Leitlinien, wie biokompatible Materialien im Rahmen breiterer Risikomanagement- und Risikoreduktionsstrategien verwendet und getestet werden können. Beispiel: Tests stellen sicher, dass Materialien nicht toxisch sind oder Hautreizungen verursachen. Detaillierte ISO 10993-Richtlinien finden Sie hier.

3D-Druck biokompatibler Materialien

Die meisten 3D-Drucktechnologien können biokompatible Kunststoffe, Elastomere und Metalle für Prototypen und Funktionsbauteile effektiv nutzen. Gegenüber anderen Fertigungstechnologien bietet 3D-Druck biokompatibler Materialien bessere Möglichkeiten in Komplexität und Individualisierung – entscheidend für die Medizintechnik. Beispiel: Ein marktübliches Hörgerät passt nicht jedem Ohr komfortabel. Heute ist es machbar, diese individuell nach Ohrabmessungen zu drucken.

Biokompatible 3D-Druckmaterialien bei Xometry

Polyamid 12 (Nylon PA)

Hochvielseitiger, leichter, korrosions- und chemikalienbeständiger Werkstoff. Zäh, flexibel, hohe Zug- und Schlagfestigkeit. Sterilisierbar mit Ethylenoxid, chemisch, Gammabestrahlung, Gasplasma, Dampfautoklav. Druckbar via MJF, SLS, FDM. Als Medizinmaterial ISO-10993-zertifiziert und USP Class I–IV getestet. Häufig in Prothesen und Marknägeln.

Silicone (Sil 30)

Hitzebeständiges, reißfestes, hochflexibles biokompatibles Elastomer. Häufig für Wearables mit Hautkontakt (Atemmasken). Konform mit ISO 10993-5 und 10993-10. Druckbar via Carbon DLS.

CE 221

Cyanate Ester (CE 221) – bekannt für Steifigkeit, Hochtemperatur- und Chemikalienbeständigkeit. Getestet nach ISO 10993-5, biokompatibel. Sterilisierbar: Dampfautoklav, Ethylenoxid (EtO), Gammabestrahlung, Elektronenstrahl. Anwendungen: Katheter, Spritzen.

EPX 82

Biokompatibles Epoxid mit guter chemischer, thermischer und UV-Stabilität – vielseitig für diverse Anwendungen. Schlag- und Hitzebeständigkeit ermöglichen Temperaturwechselbeständigkeit für kontinuierlichen Einsatz bei schwankenden Temperaturen. Hohe Auflösung für präzise Designs. Getestet auf Toxizität und Reizung nach ISO 10993-5 und -10. Sterilisierbar: Dampfautoklav, EtO, Gammabestrahlung, Elektronenstrahl. Druckbar via Carbon DLS.

RPU 70

Steifes Polyurethan 70 – hohe Festigkeit, funktionale Zähigkeit, hohe Duktilität. 3D-druckbar via Carbon DLS, konform mit ISO 10993-5 und 10993-10, biokompatibel. Sterilisierbar: Dampfautoklav, EtO, Gammabestrahlung, Elektronenstrahl.

FPU 50

Halbsteifes Material mit eingebauter Elastizität – beständig gegen Abrieb, Ermüdung, Schlag. Biokompatibel, erfüllt ISO 10993-5. Sterilisierbar: EtO, Gammabestrahlung, Elektronenstrahl. Medizinisch einsetzbar. Druckbar via Carbon DLS.

True Silicone

Einziges 100 % reines Silikonmaterial für 3D-Druck. Ermöglicht hochperformante biokompatible 3D-Drucke in 4 Shore-Härten (A20, A35, A50, A60). Konform mit ISO 10993. Breit eingesetzt in Industrie, Personal Care und Medizintechnik. Druckbar via Stereolithografie (SLA).

ABS M30i

Breit genutztes Thermoplast in der Medizintechnik. Biokompatibel, sterilisierbar via Gammabestrahlung, Ethylenoxid, Gasplasma. ISO-zertifiziert, USP Class I–IV. Häufig für Medizingeräte und detaillierte anatomische Modelle. Auch für Prothesen. Zäh, hohe Zug- und Schlagfestigkeit. Druckbar via FDM.

PC ISO

Für Formen, Prototypen, individuelle Operationsführungen. Geringere Oberflächenqualität als PA12, aber stark und hitzebeständig mit hoher Zugfestigkeit. Kurzzeitig biokompatibel, sterilisierbar via Gammabestrahlung und Ethylenoxid. Druckbar via FDM.

Polyetherimid (ULTEM 1010)

Im Vergleich zu anderen FDM-Thermoplasten eines der stärksten, hitzebeständigsten und chemikalienbeständigsten Materialien. Hoch biokompatibel, sterilisierbar via Gammabestrahlung, Ethylenoxid, Gasplasma, Dampfautoklav. Einsatz: Operationsführungen, Prototypen, Prothesen.

Edelstahl (17-4PH)

Hochfester, biokompatibler Metallwerkstoff, vielfältig sterilisierbar. Korrosionsbeständigkeit jedoch nur kurzfristig – daher für Implantate weniger bevorzugt als Titan und Kobalt-Chrom. Gut für Chirurgiewerkzeuge und temporäre Implantate. Druckbar via Direct Metal Laser Sintering (DMLS).

Fazit

Additive Fertigung in Kombination mit biokompatiblen Materialien eröffnet große Möglichkeiten für Medizinprodukte, Implantate und persönliche Wearables. Mit Xometrys On-Demand-3D-Druckservices erhalten Sie die benötigte Menge biokompatibler 3D-Drucke in bis zu 3 Tagen. Laden Sie einfach Ihre CAD-Modelle hoch und wählen Sie die gewünschten Fertigungsoptionen.

Mehr über 3D-Druck in der Medizintechnik in unserem Infografik.