Tagungsdokumentation - IWF - ETH ZÃ¼rich

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

[MEET THE EXPERT] Medical Manufacturing, Landhaus Solothurn, 14./15.9.2010 Fertigung im Dienst der Medizin - Chance und Challenge EINLEITUNG: „Am Ende braucht es ein Teil“, so heisst das Motto der Fertigungstechniker, und meint, dass alles ingenieurmässige Denken nichts nutzt, wenn nicht am Schluss daraus ein Produkt entsteht, welches Bedürfnisse des Menschen zu befriedigen imstande ist. In dieser Kette ist die Fertigung der letzte Schritt vor der Distribution, aber nicht der unwichtigste, denn erst hier wird entschieden, ob überhaupt nach den Vorgaben ein Produkt entstehen kann oder nicht. Je höher die Qualitätsansprüche, je höher die Anforderungen an das Produkt, desto eher muss man sich mit diesem oft so ungeliebten letzten Leistungsprozess beschäftigen, um ein finales Desaster zu vermeiden. Gerade medizintechnische Produkte unterliegen extremen Anforderungen, vor allem was Zuverlässigkeit und Einsatzbedingungen betrifft, so dass z.T. nur Werkstoffe mit grausigen Verarbeitungseigenschaften eingesetzt werden können, die der Fertigung ihre Grenzen aufzeigen. Aufgrund der Anforderungen an die Biokompatibilität ist der bearbeiteten Oberfläche verstärktes Augenmerk zu widmen. Ab- und auftragende Fertigungsverfahren hinterlassen sehr unterschiedliche Oberflächeneigenschaften. Damit spielen die Fertigungsverfahren im Freigabe- und Zertifizierungsprozess eine erhebliche Rolle und müssen von Anfang an ins Kalkül gezogen werden. Im Gegensatz zum konventionellen Maschinenbau müssen unterschiedlich hergestellte Teile als grundsätzlich verschieden angesehen werden. PROZESSKETTE: Selten werden Teile in nur einem Fertigungsschritt entstehen, womit die Betrachtung und Rückverfolgung der gesamten Prozesskette erforderlich ist. In der geeigneten Abstimmung der Prozessschritte aufeinander, wird in der Fertigung das höchste Einsparpotential gesehen. Integrale und modellbasierte Gestaltung der Prozessüberwachung ebnet die Wege, sich abzeichnenden Ausschuss frühzeitig zu erkennen, zu korrigieren oder auszusondern, bevor weitere Kosten auflaufen. Auch wegen der Beeinflussung der Oberfläche durch jeden Prozess ist die Prozesskettenbetrachtung von überragender Bedeutung. WERKSTOFFE: Die Anforderungen an die Biokompatibilität, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit verlangen nach für den Fertiger exotischen Materialien. Titan, CoCr, Keramiken oder autologer Knochenersatz sind Werkstoffe, für K. Wegener inspire AG, Zürich / <strong>IWF</strong>, <strong>ETH</strong> Zürich deren Bearbeitung nur wenig verwertbare Erfahrungen vorliegen. Auch wenn die weniger geläufigen Werkstoffe zwar bearbeitet werden, liegen die Prozesse weit vom wirtschaftlichen Optimum entfernt, wie man am Beispiel der Bearbeitung Y-verstärkten Zirconoxids oder von Ti-Legierungen für Zahnimplantate erkennt. MINIATURISIERUNG: Sinkende geometrische Abmessungen von Produkten zumeist gepaart mit zunehmenden Genauigkeitsanforderungen stellen die moderne Fertigung vor grosse Herausforderungen. Treiber dabei ist unter anderem die Medizintechnik z.B. für implantierbare Geräte, minimalinvasive Operationstechniken usw.. Dabei liegen die Anforderungen auf schneller und kostengünstiger Fertigung, was zumeist auf Replikationstechniken hinausläuft wie z.B. bei Labs on Chips. Für die zu erstellenden Werkzeuge konkurrieren die Mikrofertigungsverfahren Spanen, Erodieren und Laserabtragen mit z.T. sensationellen Prozessinnovationen. GEOMETRIE: Je höher die funktionalen Anforderungen, je geringer der zur Verfügung stehende Bauraum, desto komplexer wird die Geometrie der Teile. Damit muss der Prozessplaner und somit auch der Produktdesigner bereits auch in der Serienfertigung abhängig von der Stückzahl ganz andere Prozesse, wie additive Verfahren in Betracht ziehen, um am wirtschaftlichen Optimum zu arbeiten. KOSTENOPTIMIERUNG: Die Fertigung medizintechnischer Produkte stellt zumeist erhebliche Anforderungen an den Produktionsbetrieb und stösst nicht selten an die Grenzen der Machbarkeit. Sie erfordert trotz einer auf Statik ausgelegten Reglementierung die permanente Suche nach und Umsetzung von neuen Verfahren und Verfahrensvarianten. Wer die Prozesse beherrscht und stückzahlgerecht abstimmen kann, gewinnt den Markt, was besonders dann zum Tragen kommt, wenn sich bei Produkten ein "dominant Design" durchsetzt und kaum Produktdifferenzierung mehr zulässt. ACKNOWLEDGEMENTS: Das berichtete Know-how wurde zumeist mit freundlicher Unterstützung durch die KTI erarbeitet. 10
[MEET THE EXPERT] Medical Manufacturing, Landhaus Solothurn, 14./15.9.2010 Rapid technologies als innovative Kraft in der Mund-Kiefer und Gesichtschirurgie C.S. Leiggener, J. Beinemann, P. Jürgens, H.F. Zeilhofer Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie und High Tech Forschungszentrum, Universitätsspital Basel, Universität Basel Die Mund- Kiefer- und Gesichtschirurgie ist eine junge Spezialdisziplin, die sich aus den Erfahrungen mit schweren Schussverletzungen des Gesichtsschädels in den Weltkriegen des 20. Jahrhunderts entwickelte. Das Fachgebiet umfasst die Diagnostik und Therapie von Erkrankungen, angeborenen und erworbenen Fehlbildungen sowie Verletzungen im Kopf-Hals-Bereich. Die Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie entwickelte sich zu einem hoch spezialisierten Fachgebiet um ein weites Spektrum an Erkrankungen, Verletzungen und Funktionsstörungen im Gesichtsschädel möglichst optimal und dauerhaft behandeln zu können. Fig 2.: 3D Rekonstruktion des rechten Unterkieferastes mit transparenter Tumormasse und Lagebeziehung zur Halsschlagader (Planungssoftware Materialise ® , Mimics, Leuven, Belgium) Fig 1.: Tumoröse Weichteilveränderung am rechten Unterkieferast mit Ausdehnung bis an das Kiefergekenk (MRI Schnittbild in Frontalebene) Zunehmend wird im chirurgischen Vorgehen eine immer effizientere Präzision gefordert. Dazu werden für die Planung und Durchführung des chirurgischen Eingriffs qualitativ hochwertige computerbasierte bildgebende und 3-dimensionale Planungswerkzeuge eingesetzt. Eine hochpräzise Fertigungstechnologie ermöglicht den Übergang zwischen Eingriffsplanung und Umsetzung am Patienten. Vor allem bei komplexen Defekten und Fehlbildungen hängt das funktionelle und nicht zuletzt auch das ästhetische Resultat nicht nur von der Erfahrung des Operateurs oder der Qualität der Instrumente ab, sondern auch von optimalen technischen Hilfsmitteln. Diesbezüglich bieten Rapid-Prototyping-Technologien durch ihre Eigenschaften ein weites Anwendungsspektrum, insbesondere, weil diese realistisch die anatomischen Verhältnisse wiedergeben und haptische Eindrücke für das konkrete Vorgehen vermitteln. Zudem können auf CT-Daten basierte, patientenspezifische Implantate zur Rekonstruktion von knöchernen Defekten hergestellt werden. Fig 3.: Rapid prototyping Modell mit individuell angepasstem Entwurf als Knochenersatz (Synthes ® Oberdorf) 11
Seite 1 und 2: [MEET THE EXPERT] Medical Manufactu
Seite 9: [MEET THE EXPERT] Medical Manufactu
Seite 35: [MEET THE EXPERT] Medical Manufactu

Tagungsdokumentation - IWF - ETH ZÃ¼rich

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?