WÜRZBURG

3D-Druck in der Medizin: Würzburg spielt große Rolle

All diese Zahnräder drehen sich, alles wurde aus einem Guss hergestellt: SKZ-Bereichsleiter Georg Schwalme mit einem im 3D-Verfahren gefertigten Modell aus Kunststoff. Hinten ist der Drucker zu erkennen. Das Modell wäre auf herkömmlichem Weg viel umständlicher herzustellen gewesen und zeigt, was mit 3D-Druck mittlerweile möglich ist.
All diese Zahnräder drehen sich, alles wurde aus einem Guss hergestellt: SKZ-Bereichsleiter Georg Schwalme mit einem im 3D-Verfahren gefertigten Modell aus Kunststoff. Hinten ist der Drucker zu erkennen. Das Modell wäre auf herkömmlichem Weg viel umständlicher herzustellen gewesen und zeigt, was mit 3D-Druck mittlerweile möglich ist. Foto: Jürgen Haug-Peichl

Mediziner sind sich sicher: Irgendwann wird es ganz normal sein, dass menschliche Organe aus dem Drucker kommen. Alles nur noch eine Frage der Zeit. Bis es so weit ist, geht es nicht um Organe, aber um allerlei Gegenstände.

Hier ist die Medizin schon heute auf der Überholspur: Hörgeräte, Prothesen, Orthesen, Implantate, Kronen fürs Gebiss, Hilfsmittel bei Operationen – vieles davon kommt bereits jetzt aus Druckern, die dreidimensional drucken können, kurz 3D-Drucker. Tendenz steigend. Das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum (SKZ) in Würzburg spielt dabei eine wichtige Rolle.

Warum die Medizintechnik so scharf auf 3D ist

Dass 3D gerade in der Medizintechnik so populär ist, hat einen simplen Grund: Gebiss, Gelenke und andere Teile des menschlichen Körpers sind einzigartig, so dass zum Beispiel orthopädische Hilfsmittel individuell sein müssen. Unikate sind für Massenfertigung nicht gedacht – für den 3D-Druck indes kein Problem. Allein das hat diese Form der Fertigung nach Angaben des Bundesverbandes Medizintechnologie zu einem der Top-Themen in der Branche gemacht.

Was das SKZ in Würzburg für 3D macht

Weil beim 3-Druck oft Kunststoff eingesetzt wird, kommt Würzburg ins Spiel. Denn dort steht das SKZ, wo Additive Fertigung – darunter fällt 3D-Druck – ein Standbein geworden ist. Am Friedrich-Bergius-Ring im Stadtteil Lengfeld tüfteln Ingenieure seit 2011 in Zusammenarbeit mit Firmen und Hochschulen daran, wie die Spezialdrucker noch besser eingesetzt werden können, auch und gerade in der Medizintechnik.

Das Spektrum ist breit: So entwickelt das SKZ zusammen mit der Uni Würzburg und gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium eine Anlage, mit der Zellträgerstrukturen gedruckt werden können. Sie sehen aus wie kleine Gitter und dienen nach Implantation in den Körper eines Patienten dazu, dass Zellen zum Beispiel der Leber wie an einer Art Rankgitter nachwachsen können.

Nano-Fäden sieht man nicht

Damit dies klappt, müssen diese Mini-Gitter Schicht für Schicht aus Kunststofffäden hergestellt werden. Deren Winzigkeit ist kaum vorstellbar: 780 Nanometer ist ein solcher Faden dünn. Ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters – kurzum: Den Faden im 3D-Drucker sieht man nicht.

„Das würden wir mechanisch gar nicht hinbekommen“, sagt SKZ-Direktor Martin Bastian über das Verfahren. Dabei geht es nicht einfach nur ums reine Drucken: Der Nano-Faden aus gut 200 Grad heißem Kunststoff wird nach Darstellung von SKZ-Bereichsleiter Georg Schwalme im Drucker mit Hilfe von elektrischer Hochspannung (25 000 Volt) regelrecht gestreckt, so dass er an Durchmesser verliert. Es müsse gewährleistet sein, dass die Anlage super-präzise arbeitet, ergänzt Bastian. Andernfalls seien die Zellträger unbrauchbar.

Drucker werden im SKZ optimiert

Bei der Additiven Fertigung sieht sich das SKZ gleichermaßen als Partner der Industrie und der Hochschulen. So ist es laut Schwalme üblich, dass Hersteller aus ganz Deutschland ihre 3D-Drucker ins SKZ stellen, um sie dort für spezielle Aufgaben optimieren zu lassen. Das Institut habe auch eigene Geräte dieser Art entwickelt, sagt Schwalme.

Warum die Uniklinik Würzburg so wichtig ist

Alles rund um Medizintechnik, das mache am SKZ im Geschäftsfeld Additive Fertigung mittlerweile 30 Prozent aus, skizziert der Bereichsleiter die weiter wachsende Bedeutung. Gerade die Nähe zur Uniklinik Würzburg erweise sich hier als Vorteil, weil sie die Zusammenarbeit mit Medizinern erleichtere.

Um Fachkräfte in Unternehmen fit zu machen im Umgang mit 3D-Druck, bietet das SKZ in Abstimmung mit der Industrie- und Handelskammer in diesem Jahr eine neue Fortbildung an: Additive Fertigung für Industrietechniker. Sie dauert ein dreiviertel Jahr und läuft in Vollzeit.

Wer das SKZ kennenlernen will: Am 21. Juni lädt das Institut zu einem Netzwerktag nach Würzburg ein (Friedrich-Bergius-Ring 22). Führungen, Vorträge und Ausstellungen sind Teile des Programms (Beginn: 9 Uhr). Anmeldung und weitere Informationen: www.skz-netzwerktag.de

SKZ und Additive Fertigung

• Das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum wurde 1961 in Würzburg gegründet, wo es noch heute seinen Sitz hat. SKZ-Filialen gibt es in Peine, Halle/Saale, Horb am Neckar und Obernburg. Träger des Instituts mit seinen 420 Mitarbeitern ist ein Förderverein. Das SKZ ist in den vergangenen Jahren stark gewachsen: Machte es 1997 noch umgerechnet etwa 9 Millionen Euro Umsatz, so sind es heute 37 Millionen. Schwerpunkte sind die Prüfung und Zertifizierung von Kunststoffen, Forschung sowie Weiterbildung von Fachkräften der Industrie. Das Institut sieht sich in all diesen Funktionen als Nummer eins in der Welt.

• Unter dem Begriff Additive Fertigung wird landläufig allein der 3D-Druck verstanden. Freilich gibt es weitere, artverwandte Verfahren. Ihnen allen ist gemeinsam, dass Apparate Gegenstände entstehen lassen – Schicht für Schicht und aus Material wie geschmolzenem Kunststoff oder Titan. Grundlage dafür sind Daten über Maße und Form des herzustellenden Gegenstand, die via Computer an den Drucker geschickt werden. Additive Fertigung spielt in der Industrie unter anderem eine Rolle, wenn es etwa die Herstellung von hochpräzisen Einzelteilen nach individuellen Kundenwünschen geht. Die Kosten pro Stück sind dabei wesentlich niedriger als bei herkömmlicher, auf Masse ausgelegter Spritzguss-Herstellung. aug

SKZ-Bereichsleiter Georg Schwalme holt aus der „Brennkammer” eines 3D-Druckers einen Gegenstand aus Kunststoff. Das Institut forscht zusammen mit der Industrie und Hochschulen.Fotos: Jürgen Haug-Peichl
SKZ-Bereichsleiter Georg Schwalme holt aus der „Brennkammer” eines 3D-Druckers einen Gegenstand aus Kunststoff. Das Institut forscht zusammen mit der Industrie und Hochschulen.Fotos: Jürgen Haug-Peichl Foto: Jürgen Haug-Peichl

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