Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Die bedarfsgerechte Versorgung von Patienten in Hinblick auf ein langes und aktives Leben ist eng mit der Individualisierung von Implantaten verknüpft. Kriterien wie eine größtmögliche Passgenauigkeit für den individuellen Knochen, Einzelfertigungen in der Gesichtschirurgie bis hin zu Fällen, in denen die Knochensubstanz ein Standardrevisionsimplantat nicht mehr zulässt, führen zu Lösungen für patientenspezifische Implantate und Instrumente in Kombination mit individueller 3D-Operationsplanung.
Keramische Werkstoffe für ausgezeichnete Festigkeiten und hohe Biokompatibilität
Die technischen Möglichkeiten des 3D-Drucks verstetigen die Visionen patientenspezifischer Implantate auf dem Markt. Die angebotenen Lösungen basieren meist auf Titan oder PEEK. Die additive Fertigung von keramischen Implantaten allerdings, ausgenommen oxidischer Dentalimplantate, steckt bisher weitestgehend in den Kinderschuhen. Dabei weisen Keramiken neben exzellenten mechanischen Eigenschaften und einer hoher Verschleißbeständigkeit eine sehr hohe Biokompatibilität aus. Aufgrund des bei metallischen Implantaten auftretenden Abriebs werden sie als verträglicher angesehen. Neue Studien haben gezeigt, dass beispielswiese Siliciumnitrid dank seiner einzigartigen Oberflächenchemie antibakteriell wirkt und somit neben dem etablierten Aluminiumoxid-verstärkten Zirkonoxid (ATZ) als besonders vielversprechend gilt.
3D-Druck für patientenspezifische Fingergelenkimplantate
Individualisierte Implantate sind speziell im Bereich der Kleingelenke, in denen es bisher kaum Standardimplantate gibt und die Versteifung die Standardtherapie ist, ein großer Hoffnungsträger. Denn Gelenkversteifungen schränken den Patienten in seiner Bewegungsfreiheit ein, was zu einem großen Verlust an Lebensqualität führt. Im Rahmen des Forschungsprojekts »FingerKIt« haben wir gemeinsam mit unseren Fraunhofer-Partnern an der Remobilisierung von Fingergelenken geforscht und keramische Lösungen entwickelt. Mittels additiver Verfahren lassen sich so patientenindividuelle Fingergelenkimplantate aus Siliciumnitrid fertigen. Dafür greifen wir auf hochauflösende 3D-Drucktechnologien wie die DLP-basierte Vat Photopolymerisation zurück. Damit lassen sich filigrane Strukturen und Strukturierungen mit einer hohen Genauigkeit umsetzen. Voraussetzung dafür sind die am Fraunhofer IKTS entwickelten Siliciumnitrid-Suspensionen, die das Drucken der biokompatiblen Siliciumnitrid-Qualität erst ermöglichen.
Das Fraunhofer IKTS deckt bei der Herstellung von Siliciumnitridkeramiken die komplette Technologiekette von der Pulveraufbereitung bis hin zur heißisostatischen Nachverdichtung für höchste Anforderungen und Sicherheit ab.
Leistungsangebot
- Entwicklung von Siliciumnitrid-Werkstoffen, angepasst an mechanische Festigkeit, Osseointegration und Implantatdesign
- 3D-Druck von Fingergelenkimplantaten in biokompatibler Siliciumnitrid-Qualität und optimierter Passung
- Heißisostatische Nachverdichtung
- Normgerechte Prüfung der Implantate