Die additive Fertigung hat die Medizintechnik in den vergangenen Jahren grundlegend verändert. Während viele Anwendungen heute auf Laserverfahren wie SLM oder LPBF setzen, gewinnt eine andere Technologie zunehmend an Bedeutung: Metal Binder Jetting.

Das Verfahren überzeugt insbesondere dort, wo hohe Stückzahlen, komplexe Geometrien und wirtschaftliche Fertigung gefragt sind. Von chirurgischen Instrumenten über Implantate bis hin zu innovativen Forschungsprojekten eröffnet Binder Jetting neue Möglichkeiten für die Medizintechnik.

Medizintechnik aus dem Schwarzwald: Produktion nach ISO 13485

Ein Beispiel für den industriellen Einsatz liefert das Unternehmen Max Power Live Sciences aus dem Schwarzwald. Das Unternehmen produziert chirurgische Instrumente und Implantate nach der Medizintechnik-Norm ISO 13485 mithilfe des Binder-Jetting-Verfahrens.

Zum Einsatz kommen vor allem die Werkstoffe:

• Edelstahl 316L
• Edelstahl 17-4 PH

Beide Werkstoffe bieten hervorragende mechanische Eigenschaften und eignen sich für anspruchsvolle Anwendungen im medizinischen Umfeld.

Implantate mit optimierter Oberflächenstruktur

Besonders großes Potenzial bietet Binder Jetting im Bereich medizinischer Implantate.

Durch den Einsatz von Gitter- und Netzwerkstrukturen lassen sich Implantate gezielt optimieren:

• Gewichtsreduzierung
• Verbesserte mechanische Eigenschaften
• Förderung des Knochenwachstums
• Optimierte Einheilung

Die vergrößerte Oberfläche solcher Strukturen unterstützt die sogenannte Osseointegration – also das Anwachsen des Implantats an den umgebenden Knochen.

Dadurch entsteht eine stabile Verbindung zwischen Implantat und Körpergewebe.

316L als wirtschaftliche Alternative zu Titan

Wenn über Implantate gesprochen wird, fällt meist zuerst der Werkstoff Titan. Doch auch Edelstahl 316L bietet interessante Vorteile.

Der Werkstoff vereint:

• hohe Biokompatibilität
• ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
• hohe Festigkeit
• gute Verarbeitbarkeit

Titan besitzt zwar Vorteile beim Gewicht, jedoch ist 316L deutlich kostengünstiger. In Kombination mit den Designfreiheiten der additiven Fertigung entsteht dadurch eine wirtschaftlich attraktive Alternative für ausgewählte Implantatanwendungen wie Hüftimplantate.

Insbesondere bei komplexen Geometrien oder patientenspezifischen Lösungen kann Binder Jetting die Herstellungskosten deutlich reduzieren.

Chirurgische Instrumente: Flexibilität statt Werkzeugkosten

Auch bei chirurgischen Instrumenten bietet Binder Jetting erhebliche Vorteile.

Ein Beispiel sind sogenannte Maulzangen für minimalinvasive Eingriffe.

Traditionell werden diese Bauteile per CNC-Bearbeitung gefertigt. Aufgrund steigenden Kostendrucks setzen viele Hersteller inzwischen auf das Metal Injection Molding (MIM).

MIM und Binder Jetting basieren auf ähnlichen Material- und Sinterprozessen. Der entscheidende Unterschied: Beim Binder Jetting wird kein formgebendes Werkzeug benötigt.

Dadurch eignet sich das Verfahren besonders für:

• kleine und mittlere Stückzahlen
• hohe Variantenvielfalt
• häufige Designänderungen
• schnelle Produktanpassungen

Zusätzlich gewinnt die lokale Fertigung zunehmend an Bedeutung. Viele Zulieferer medizinischer Komponenten befinden sich in Fernost. Gleichzeitig sorgen geopolitische Entwicklungen und steigende Nachfrage aus anderen Industriezweigen für eingeschränkte Produktionskapazitäten.

Binder Jetting bietet hier die Möglichkeit, Lieferketten zu verkürzen und die Versorgungssicherheit zu erhöhen.

Zur Herstellung der Implantate und medizinischer Instrumente setzt das Unternehmen Max Power Live Sciences auf das Desktop Metal Shop System. Das Binder Jetting System ermöglicht eine skalierbare Fertigung von komplexen Metallteilen.

Forschungsprojekt: Biologisch abbaubare Molybdänimplantate

Wie groß das Potenzial der Technologie ist, zeigt ein Forschungsprojekt der Hochschule Offenburg.

Dort werden derzeit Implantate aus Molybdän untersucht. Der Werkstoff gilt als vielversprechende Alternative für zukünftige Knochenimplantate.

Molybdän besitzt mehrere interessante Eigenschaften:

• biologische Abbaubarkeit
• hohe Festigkeit
• Unterstützung des Knochenwachstums

Die Forscher untersuchen filigrane Gyroid-Strukturen mit Wandstärken von bis zu 125 Mikrometern. Solche Geometrien lassen sich mit konventionellen Fertigungsverfahren kaum realisieren.

Anwendung im Dentalbereich

Die Forschung konzentriert sich insbesondere auf Anwendungen in der Zahnmedizin.

Fehlen Zähne über einen längeren Zeitraum, bildet sich der Kieferknochen in den betroffenen Bereichen zurück. Soll später ein Zahnimplantat eingesetzt werden, muss zunächst ausreichend Knochenmaterial vorhanden sein.

Hier könnten künftig additiv gefertigte Molybdänimplantate eingesetzt werden.

Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Freiburg wird untersucht, wie solche Strukturen zum Wiederaufbau von Kieferknochen genutzt werden können. Ziel ist es, die Knochenregeneration gezielt zu unterstützen und damit die Voraussetzungen für spätere Zahnimplantationen zu schaffen.

Die Hochschule Offenburg setzt bei der Materialentwicklung von Molybdänlegierungen für medizinischer Implantate auf das Desktop Metal InnoventX System

Fazit: Binder Jetting als Schlüsseltechnologie der Medizintechnik

Metal Binder Jetting entwickelt sich zunehmend zu einer wichtigen Fertigungstechnologie für die Medizintechnik. Das Verfahren ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung komplexer Geometrien, reduziert Abhängigkeiten von Werkzeugen und eröffnet völlig neue Möglichkeiten im Design medizinischer Produkte.

Ob chirurgische Instrumente, Knochenplatten, patientenspezifische Implantate oder biologisch abbaubare Strukturen für die regenerative Medizin – die Kombination aus Designfreiheit, Produktivität und Materialvielfalt macht Binder Jetting zu einer der spannendsten Technologien für die nächste Generation medizinischer Produkte.

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Dann nehmen Sie gerne Kontakt auf – wir beraten Sie persönlich.

Frederik Nussbaumer
Head of Sales
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