Additive Manufacturing

Coordinator


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M.Sc. Stefan Leonhardt

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Boltzmannstr. 15
85748 Garching b. München

Projects

AM medical

(Dr.-Ing. Miriam Haerst, Stefan Leonhardt, M.Sc., Stefan Fischer, M.Sc., Sebastian Pammer, B.Sc., Franz Bauer, M.Sc., Alexander Henhammer, B.Sc.)

Die Mehrheit von Medizinprodukten wird heutzutage aus Kunststoffen gefertigt. Für innovative Produkte mit komplexen Geometrien finden additive Fertigungsverfahren vermehrt Einsatz. Die kunststoffbasierten additiven Fertigungsverfahren müssen daher zukünftig in der Medizintechnik besondere Berücksichtigung finden. Bedingt durch den häufig direkten Kontakt der Medizinprodukte mit Bestandteilen des menschlichen Organismus ist die Auswahl an geeigneten Kunststoffen limitiert. Sie müssen sich durch ihre Körperverträglichkeit, Beständigkeit gegenüber den aggressiven Einsatzbedingungen im und außerhalb des Körpers sowie gute mechanische Kennwerte auszeichnen. Das Hochleistungspolymer Polyetheretherketon (PEEK) ist einer der Kunststoffe, der diese Eigenschaften erfüllt und in der Medizintechnik als Implantatwerkstoff eingesetzt wird. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Systems, mit dem medizinische Bauteile aus geeigneten Hochleistungspolymeren wie PEEK mit hoher Qualität additiv hergestellt werden können. Nur wenn es gelingt, Hochleistungspolymere prozesssicher unter Medical-Grade-Bedingungen zu verarbeiten, lässt sich das Potential der additiven Fertigung für die Medizintechnik ausschöpfen. Zentrale Aufgabe ist daher die Entwicklung eines FFF-Druckers, der aufgrund einer ausgeklügelten Temperaturführung, verbunden mit einem innovativen Filament-Handling, in der Lage ist, PEEK additiv zu verarbeiten. Seit April 2017 wird das Team im Rahmen von EXIST-Forschungstransfer durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Das Programm unterstützt herausragende forschungsbasierte Gründungsvorhaben, die mit aufwändigen und risikoreichen Entwicklungsarbeiten verbunden sind, um wissenschaftliche Ergebnisse in technische Produkte und Verfahren zu überführen. Es wird durch den Europäischen Sozialfonds (ESF) kofinanziert.


APROV-RB

(Stefan Leonhardt, M.Sc., Dr. Markus Eblenkamp)

Die minimalinvasive Chirurgie hat auf Grund der Trauma-Reduzierung in allen chirurgischen Bereichen stark an Bedeutung gewonnen. Für den Chirurgen bedeutet die Minimierung der Zugangswege („Knopfloch-Chirurgie“) eine grundlegende Umstellung der Operationstechnik (stabförmige Instrumente mit Hebelarm, Orientierung per Monitor, eingeschränktes Blickfeld, Fehlen von haptischem Feedback, etc.). Zur Erlangung des entsprechenden chirurgischen Geschicks ist daher das intensive Training an realitätsnahen Übungsmodellen essentiell. Wenngleich das Training an vitalen Tiermodellen die realistischste Form darstellt, so ist dieses auf Grund der stark begrenzten Verfügbarkeit und ethischen Problematik auf ein Minimum zu reduzieren. Die Entwicklung von realitätsnahen künstlichen Trainingsphantomen ist somit zu fördern. Bisherige analoge Trainingsphantome und Virtual Reality Trainer simulieren im Wesentlichen nur die Lagebeziehungen der Organe zueinander, so dass lediglich die Orientierung im Bauchraum sowie die Manipulation der Instrumente geübt werden kann. Dieses wird jedoch bei Weitem nicht den Herausforderungen des realen chirurgischen Vorgehens gerecht, die vor allem in der Präparation der die Organe verbindenden oder umgebenden Bindegewebsstrukturen bestehen. Gerade bei diesem präparativen Vorgehen zeigt sich das eigentliche chirurgische Geschick. In diesem Projekt wird daher ein komplexes Trainingsphantom entwickelt, das neben den Organen insbesondere auch die sie verbindenden oder umhüllenden Bindegewebsstrukturen in präparierbarer und biomechanisch realitätsnaher Form beinhaltet.

Das APROV-RB-Projekt wird durch die Zeidler-Forschungs-Stiftung gefördert.

Kooperationspartner:
Arbeitsgruppe MITI der Chirurgischen Klinik und Poliklinik des Klinikums rechts der Isar, TU München 
Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen (FILK), Freiberg


RapidNAM

(Franz Bauer, M.Sc., Prof. Erich Wintermantel)

Lippen-Kiefer-Gaumenspalten treten in Europa im Mittel bei jedem 500. Neugeborenen auf. Mit der nasoalveolar molding (NAM)-Therapie lassen sich durch manuell hergestellte Oberkieferplatten die Kieferstümpfe annähern und durch Nasenstege die üblicherweise abgeflachten Nasenflügel aufrichten. Nachfolgeoperationen werden dadurch vereinfacht und deren Anzahl verringert. Die bisherige manuelle Herstellung der NAM Apparaturen benötigt ein hohes Maß an Erfahrung und ist sehr zeitaufwendig, sowohl für die Therapeuten als auch für die jungen Patienten und deren Eltern. Im Rahmen des RapidNAM Projektes sollen die NAM Apparaturen basierend auf einem initialen Kieferabdruck durch digitale Planung und anschließender generativer Fertigung automatisiert im Vorhinein hergestellt werden. Oberste Priorität hat dabei das natürliche Wachstum des Kiefers des Patienten nicht zu behindern.

Das RapidNAM-Projekt wird durch die Zeidler-Forschungs-Stiftung gefördert.

Kooperationspartner:
Klinik und Poliklinik für Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie des Klinikums rechts der Isar, TU München