Raynham, Massachusetts / Krailling bei München, 10.02.2009 - Die moderne Chirurgie zielt immer mehr auf die Entwicklung minimal-invasiver Operationsverfahren ab, die den Patienten so wenig wie möglich belasten. Um jedoch Eingriffe im menschlichen Körper so schonend wie möglich durchzuführen, sind biokompatible Instrumente von höchster Präzision und Zuverlässigkeit erforderlich, die der Operateur optimal steuern kann. Ein Meilenstein in der Entwicklung solcher Instrumente ist nun der US-amerikanischen Firma DePuy Spine gelungen, dem weltgrößten Hersteller von Implantaten und Instrumenten für die Wirbelsäulenchirurgie. DePuy Spine kann heute maßgefertigte Präzisionsinstrumente für Chirurgen innerhalb kürzester Zeit entwickeln. Frühere Entwicklungsprozesse von mehreren Monaten konnten zum Teil auf wenige Tage reduziert werden. Das Rezept für diesen Erfolg ist eine Zukunftstechnologie aus Deutschland: das so genannte e-Manufacturing der Firma EOS. EOS setzt auf ein innovatives Schichtbauverfahren per Laser-Sinter-Technologie, mit dem komplexe geometrische Formen innerhalb kürzester Zeit konstruierbar sind. Mit dieser Technologie ist EOS zum Weltmarktführer avanciert und arbeitet heute mit führenden Herstellern aus Industrie und Medizintechnik zusammen.
Paradigmenwechsel in der Konstruktion
Mit der zunehmenden Verbreitung und Weiterentwicklung von minimal-invasiven Operationsmethoden benötigen Chirurgen immer ausgefeiltere Hilfsmittel und Instrumente. Diese müssen einerseits so dimensioniert sein, dass sie einen verbesserten Zugang und die Steuerung über kleinere Einschnitte ermöglichen, und andererseits ausreichend Stabilität aufweisen, um z.B. Knorpel und Knochen sicher zu durchtrennen. Die Firma DePuy Spine kooperiert seit über 20 Jahren mit führenden Klinikärzten und Forschern aus aller Welt, um Erkenntnisse über Wirbelsäulenerkrankungen in die Weiterentwicklung von Produkten zur Behandlung dieses Krankheitsbildes einfließen zu lassen. Mit der Einführung der Laser-Sinter-Technologie von EOS im Entwicklungszentrum von DePuy hat ein Paradigmenwechsel in der Konstruktion der Instrumente stattgefunden. Mit nur einer Laser-Sinter-Maschine vom Typ EOSINT M 270 der Firma EOS wurden bei DePuy schon im ersten Einsatzjahr 1.300 chirurgische Prototypenteile aus Metall hergestellt, darunter Biegeinstrumente, Extraktoren, chirurgische Schrauben, Klemmen, Reduktionsinstrumente und weitere Hilfsmittel.
Funktionalität bestimmt das Design
Dazu Peter Ostiguy, Team-Leiter in der Entwicklungsabteilung von DePuy: "Unsere Konstruktionen zielen nicht mehr auf Herstellbarkeit, sondern auf Funktionalität. Als Konstrukteure waren wir früher ständig damit beschäftigt, wie wir etwas innerhalb von Prozessgrenzen herstellen können. Mit dem EOS-Verfahren spielen diese Grenzen keine Rolle mehr." Das Entwicklungsteam bei DePuy arbeitet zunächst mit einem Basisdesign, aus dem ein Prototyp gefertigt wird. Dieser wird verschiedenen Chirurgen vorgeführt, um deren Feedback einzuholen. Laut DePuy sind die beratenden Ärzte in ihren Anforderungen an Instrumente wie Klingen, Ablagen, Pinzetten und Tastzangen sehr anspruchsvoll. "Das Schöne an dem Laser-Sinter-Verfahren von EOS ist, dass wir problemlos mehrere Iterationen eines Prototyps herstellen können, um unseren Ärzten eine größtmögliche Auswahl zu bieten", erklärt Ostiguy. "Es gibt einfach nichts Besseres für eine Produktbewertung, als das Produkt tatsächlich in der Hand zu halten."
e-Manufacturing antizipiert Trends von morgen
Beim e-Manufacturing per Laser-Sintern entwerfen Entwickler und Konstrukteure die zu fertigenden Produkte zunächst digital am Computer. Aus dem so entstandenen virtuellen Modell produziert anschließend eine Laser-Sinter-Anlage detailgetreu das physische Endprodukt. Während des Produktionsprozesses werden pulverförmige Kunststoffe oder Metalle Schicht für Schicht aufgetragen und von einem Laser so geschmolzen, wie es das virtuelle Modell vorgibt. Nach Auftragen der letzten Schicht gibt die EOS-Maschine das fertige Produkt aus. Aufgrund ihres Erfolgs mit dem Laser-Sinter-Verfahren in der Produktentwicklung hat die Firma DePuy erst kürzlich eine weitere Maschine vom Typ EOSINT M 270 erworben. "Wenn wir in der Lage sind, Instrumente auf unseren eigenen Maschinen herzustellen, können wir dadurch Zeit und Geld sparen und auf die Anforderungen unserer Ärzte flexibel reagieren", so Ostiguy.
Dr. Hans Langer, Gründer und CEO von EOS, ist überzeugt davon, dass e-Manufacturing per Laser-Sintern zu den Schlüsseltechnologien der Zukunft gehört; in bestimmten Produktionsumgebungen hat e-Manufacturing traditionelle Fertigungsverfahren schon heute abgelöst. Dazu Dr. Langer: "Die Industrie verlangt zunehmend nach der Möglichkeit, individualisierte Produkte flexibel und kostengünstig herzustellen - sei es nun die Luft- und Raumfahrt, der Werkzeugbau oder die Medizintechnik. Unsere Technologie ist die Antwort auf diesen Trend."
