EDKiM – Entwicklung eines Druckkopfs und dessen Kinematik für Medizinprodukte
Auslegung einer ausdehnungsfreien Kinematik und Untersuchung des Fließverhaltens von Polymeren in der Düse.
Projektpartner
KUMOVIS GmbH
Laufzeit
01.10.2019 – 30.09.2021
Fördergeber
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Motivation
Die Produktion von medizinischen Implantaten ist mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden. Dies ist dem individuellen Anpassungsaufwand geschuldet. Aus diesem Grund ist die additive Fertigung prädestiniert für die Herstellung solcher Implantate. Bisherige Ansätze nutzen dafür Lasersinterverfahren und vornehmlich metallische Werkstoffe. Durch die hohen Prozess- und Materialkosten bleiben die Implantate verhältnismäßig teuer. Ein Wechsel zu extrusionsbasierten Verfahren mit polymerbasierten Materialien kann die Kosten stark senken. Um die nötigen Hochtemperaturthermoplaste verarbeiten zu können sind im Vergleich zum Stand der Technik weitreichende Anpassungen an der Anlagentechnik nötig. Die größte Herausforderung ist die Aufrechterhaltung der Prozessgenauigkeit trotz des hoch beheizten Bauraums.
Vorgehen
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Druckkopfs und dessen Kinematik für den 3D Drucker von Kumovis, welcher für die Herstellung von Medizinprodukte zertifizierbar und gleichzeitig anwenderfreundlich ist. Um das zu erreichen müssen drei zentrale Herausforderungen gelöst werden. Zum einen müssen Materialrückstände im Druckkopf durch Spalten oder Materialwechsel vollständig vermieden werden. Die Kinematik soll eine hohe Genauigkeit bei geringem Kalibrieraufwand gewährleisten. Dies soll durch das Vermeiden von thermischer Ausdehnung bei hohen Bauraumtemperaturen erreicht werden. Ein Kraftsensor an der Düse oder dem Druckkopf soll kontinuierlich die Kraft erfassen, die das Filament auf die Düse ausübt. Dadurch soll der Düseninnendruck überwacht werden und durch eine Regelung eine gleichmäßig hohe Extrusionsqualität auch bei schwankender Filamentqualität erreicht werden. Dies wird die Drucker von Kumovis einer Zertifizierung für Medizinprodukte einen Schritt näher bringen, die für die Vermarktung im Zielsegment zwingend nötig ist.
Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung des Projektes „Entwicklung eines Druckkopfs und dessen Kinematik für Medizinprodukte - EDKiM“, die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unter der Schiene „ZIM: Produktionsforschung“ gewährt wurde.
Ansprechpartner
Dr.-Ing. Swen Zaremba