Beim biokompatiblen 3D-Druck werden biokompatible Materialien oder Biomaterialien verwendet. Dies sind natürliche oder synthetische Materialien, die in engem Kontakt mit lebendem Gewebe funktionieren oder sogar einen Teil eines lebenden Systems substituieren können. Biokompatible Materialien sind so konzipiert, dass sie eine Schnittstelle zu biologisch aktiven Systemen für die Auswertung, Behandlung, Verbesserung oder den Ersatz jedes Gewebes, Organs oder jeder Funktion des Körpers bilden.

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

Materialbestimmungen

ie ISO 10993 (die internationale Norm für Gerätetests) bietet Leitlinien für die Verwendung und Testung von biokompatiblen Materialien als Teil einer umfassenderen Risikomanagement- und Risikominderungsstrategie. Diese Tests stellen zum Beispiel sicher, dass die Materialien nicht toxisch sind bzw. keine Hautreizungen verursachen. Hier finden Sie detaillierte Richtlinien zu den ISO 10993 Bestimmungen.

Geeignete Materialien für biokompatiblen 3D-Druck

Die meisten 3D-Druckverfahren können biokompatible Kunststoffe, Elastomere und Metalle effektiv für Prototypen und Funktionsteile verwenden. Im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren bietet biokompatibler 3D-Druck bessere Möglichkeiten in Bezug auf Komplexität und Anpassung, was für die Medizinindustrie sehr wichtig ist. Beispielsweise kann ein Hörgerät, das allgemein auf dem Markt erhältlich ist, einem bestimmten Ohr nicht bequem passen. In solchen Fällen ist es heutzutage machbar, diese entsprechend der Ohrmaße individuell zu drucken.

Materialien für biokompatiblen 3D-Druck bei Xometry

Polyamide 12 (Nylon PA)

Dies ist ein sehr vielseitiges, leichtes, korrosions- und chemikalienbeständiges Material. Es ist außerdem 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-, and FDM-3D-Druck verwendet. Als medizinisches Material ist Nylon PA-12 nach ISO-10993 zertifiziert und nach USP Klasse I-IV getestet. Es wird üblicherweise in der Prothetik und für intramedulläre Stäbe verwendet.

Silicone (Sil 30)

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

CE 221

Cyanat-Ester (CE 221) ist bekannt für seine Festigkeit, hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit. Es ist nach ISO 10993-5 geprüft und biokompatibel. Es wird mit Dampfautoklav, Ethylenoxid (EtO), Gamma-Bestrahlung und Elektronenstrahl sterilisiert. Sie können zur Herstellung von z. B. Kathetern und Spritzen verwendet werden.

EPX 82

Epoxy 82 ist biokompatibel und verfügt über eine gute chemische, thermische und UV-Stabilität – das macht es zu einem vielfältigen und vielseitigen Material für eine Vielzahl von Anwendungen. Seine Schlagfestigkeit und Hitzebeständigkeit ermöglichen auch eine Temperaturwechselbeständigkeit, so dass es für den Dauereinsatz bei unterschiedlichen Temperaturen geeignet ist. Seine hohe Auflösung ermöglicht zudem präzise und genaue Konstruktionen. 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

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

FPU 50

FPU 50 ist ein halbstarres Material mit integraler Elastizität, die es widerstandsfähig gegen Abrieb, Materialermüdung und Stöße macht. FPU 50 ist biokompatibel und hat die Anforderungen an die Biokompatibilität nach ISO 10993-5 bestanden. Es kann mit Ethylenoxid (EtO), Gammabestrahlung und Elektronenstrahl sterilisiert werden und ist für den medizinischen Gebrauch geeignet. Es wird mit Carbon DLS 3D-Druck gedruckt.

True Silicone

Echtes Silikon ist das einzige 100 % reine Silikonmaterial, das für den 3D-Druck verfügbar ist. Es ermöglicht Ihnen, leistungsstarke biokompatible 3D-Drucke in 4 verschiedenen Shore-Härten (A20, A35, A50, A60) herzustellen. Echtes Silikon entspricht der Norm ISO 10993. Das Material wird heute in großem Umfang in den Bereichen Industrie-, Personal- und Medizinprodukte eingesetzt. Dieses Material kann mittels Stereolithographie (SLA) gedruckt werden.

ABS M30i

ABS M30i ist ein weiterer weit verbreiteter Thermoplast in der Medizinindustrie. Es ist nicht nur biokompatibel, sondern auch durch Gammabestrahlung, Ethylenoxid und Gasplasma sterilisierbar. Das Material ist ISO-zertifiziert und entspricht den USP-Klassen I – IV. Es wird häufig zur Herstellung von medizinischen Geräten und detaillierten anatomischen Modellen 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 maßgefertigten chirurgischen Führungen verwendet. PC ISO hat zwar eine geringere Oberflächenqualität als Nylon PA12, ist aber stark und hitzebeständig mit hoher Zugfestigkeit. PC ISO ist außerdem biokompatibel, wenn auch nur kurzfristig, und kann durch Gammabestrahlung und Ethylenoxid sterilisiert werden. PC ISO wird über FDM gedruckt.

Polyetherimide (ULTEM 1010)

Im Vergleich zu anderen FDM-Thermoplasten ist ULTEM 1010 einer der stärksten und beständigsten gegen Hitze und Chemikalien. Es ist außerdem sehr biokompatibel und kann mit Gammabestrahlung, Ethylenoxid, Gasplasma und Dampfautoklav sterilisiert werden. ULTEM 1010 wird für den Druck von chirurgischen Führungen, Prototypen und Prothetik verwendet.

Edelstahl (17-4PH)

Edelstahl ist ein hochfestes Metall, das biokompatibel ist und mit verschiedenen Methoden sterilisiert werden kann. Seine Korrosionsbeständigkeit ist jedoch nur von kurzer Dauer, weshalb es insbesondere für Implantate weniger geeignet ist als Titan und Kobaltchrom. Dieses Material eignet sich hervorragend für chirurgische Werkzeuge und temporäre Implantate. Es kann mit Hilfe der Direktem Metall-Laser-Sintern (DMLS) gedruckt werden.

Fazit

Additive Fertigung gepaart mit biokompatiblen Materialien bietet großartige Möglichkeiten für die Produktion von medizinischen Geräten, Implantaten und persönlichen tragbaren Gegenständen. Mit den On-Demand 3D-Druckdiensten von Xometry können Sie die benötigte Menge mit biokompatiblem 3D-Druck in bis zu 3 Tagen erhalten. Laden Sie einfach Ihre CAD-Modelle hoch und wählen Sie die gewünschten Fertigungsoptionen.

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