3D-gedruckte Implantate beschleunigen den Heilungsprozess

Herausforderungen

Üblicherweise sind Wirbelsäulenimplantate mit Löchern ausgestattet, durch die der Chirurg sie mit Schrauben im Knochen fixiert. Caselli und sein Team beschließen, auf die Löcher zu verzichten und die Spinal Cages stattdessen mit einer komplexen Netzstruktur aufzubauen. „Bei PEEK-Implantaten braucht es die Löcher, denn Knochen verwachsen nicht mit dem Kunststoff, sie müssen also mechanisch verbunden werden”, erklärt der Geschäftsführer. „Im Gegensatz dazu wächst der Knochen problemlos durch die Netzstruktur unserer Implantate.” Zudem erhöht die Struktur deren Stabilität. Eine gute Idee, die funktioniert, wie eine Studie der Cambridge University beweist: Schon nach vier bis fünf Tagen ist der Knochen mit dem Cage verwachsen.

Doch damit nicht genug. Für die nächste Generation entwickelt Tsunami ausdehnbare Cages. Ärzte müssen für alle Patienten also nur noch eine Standardgröße vorrätig haben und können das Implantat individuell anpassen. Vor wenigen Jahren hat das Tsunami-Team eine neue Idee: Die Entwickler integrieren ein mechanisches Element direkt in die Cages. Damit lassen sich die Implantate direkt in der Wirbelsäule verankern. Völlig ohne Schrauben. Doch das bringt die bisher bei Tsunami verwendeten 3D-Druckanlagen an ihre Grenzen.

Lösungen

„Wenn wir neue Produkte entwickeln, möchten wir damit für die Patienten den Heilungsprozess beschleunigen und den Chirurgen die Arbeit erleichtern“, sagt Stefano Caselli. Darum sind Cages, mit einem integrierten Mechanismus, der das Implantat direkt im Knochen verankert, für ihn eine Idee mit Zukunft. Doch mit seinen vorhandenen 3D-Druckanlagen kann er sie nicht fertigen. „Diese Cages sind sehr komplex, darum ist es nicht einfach, sie in einem Aufbau zu drucken.“ Doch so schnell gibt Caselli nicht auf. Er testet eine TruPrint 2000 von TRUMPF und sieht: es geht! „Wir sind mit dem neuen Produkt auf die Maschine gegangen und konnten es mit minimalen Parameteranpassungen einfach fertigen.“

Umsetzung

Weitere Tests bestätigen den ersten Eindruck, zeigen aber auch schnell, dass Tsunami eine höhere Kapazität benötigt. Darum tauscht das Unternehmen die TruPrint 2000 gegen eine TruPrint 3000. Die universelle Mittelformatmaschine ist mit der Multilaser-Option ausgestattet. Mit zwei 500 Watt Lasern kann Tsunami die Cages im Laser Metal Fusion Verfahren doppelt so schnell aufbauen. Stefan Caselli betont: „Durch das große Bauvolumen können wir zudem sechs der Implantate übereinander drucken – in einem Fertigungsschritt.“ Auf der bisherigen Anlage waren aufgrund des kleineren Arbeitsraums der Aufbau von maximal vier Implantaten übereinander möglich. „Mit der TruPrint 3000 könnten wir sogar auf zehn Implantate gehen. Wir haben unser Produktionsvolumen schon heute verdoppelt – und können es sogar verdreifachen, wenn wir die Cages noch höher stapeln.“

Neben den Cages fertigt Tsunami auf der Anlage von TRUMPF auch sogenannte Pedikelschrauben, die zur Stabilisierung der Wirbelsäule verwendet werden. „Wir entwickelten ein spezielles Schraubenkonzept, das im 3D-Druckverfahren hergestellt wird und durch eine verbesserte Biokompatibilität punktet. Die Schraube ist ähnlich porös wie der Knochen, das bringt Vorteile für die Heilung und beeinträchtigt beim Röntgen weniger.“ Zudem weisen die additiv gefertigten Schrauben im Vergleich zu konventionell hergestellten eine 15 bis 20 Prozent höhere mechanische Stabilität auf.

Ausblick

Mit dem Transfer der Cages auf die TruPrint 3000 ist Stefano Caselli zufrieden. Nun will er die Möglichkeiten der Anlage noch besser nutzen und den Output erhöhen: „Wir lernen gerade noch täglich dazu“, sagt er. „Wir nutzen aktuell gerade einmal zehn Prozent der Maschinenkapazität. Aktuell verlieren wir beispielsweise am Wochenende etwa einen Tag, da der Auftrag am Sonntagmorgen fertig ist und nicht direkt weiterverarbeitet wird. Das wollen wir ändern, indem wir unsere Fertigungsprozesse noch besser organisieren.“ Dann will er mit seinen Implantaten neue Märkte erschließen. Die passende und zuverlässige Technologie dafür hat er mit der TruPrint 3000 gefunden.

Stand: 20.05.2025