Innovative Materialien für CAD/CAM-gefertigte orthopädische Implantate: Eine neue Ära in der Patientenversorgung
Der Bereich der orthopädischen Implantate entwickelt sich rasant weiter – und ein Großteil dieser Innovation wird durch die in den CAD/CAM-Arbeitsabläufen (Computer-Aided Design and Manufacturing) verwendeten Materialien vorangetrieben. Digitale Werkzeuge wie 3D-Scannen, Software-Modellierung und Roboterfräsen revolutionieren zwar die Art und Weise, wie wir Geräte entwerfen und herstellen, aber die Materialien selbst sind genauso wichtig. Einer der spannendsten Fortschritte ist die wachsende Bedeutung des 3D-Drucks in der Orthopädie, der es Klinikern ermöglicht, innovative Materialien mit individuellen, patientenspezifischen Designs zu kombinieren. Das richtige Material kann den Unterschied ausmachen zwischen einem Gerät, das einfach nur funktioniert, und einem, das den Komfort, die Mobilität und die Lebensqualität des Patienten erheblich verbessert.
Der Wechsel von traditionellen zu modernen Materialien
Traditionell wurden orthopädische Implantate und Prothesenkomponenten aus schweren, starren Materialien wie Edelstahl, Aluminium oder duroplastischen Harzen hergestellt. Diese boten zwar eine lange Lebensdauer, ließen aber oft Anpassungsfähigkeit und Komfort vermissen – vor allem, wenn die Anpassungsmöglichkeiten begrenzt waren.
Heute hat die Integration von CAD/CAM-Systemen die Tür zu einer ganz neuen Klasse von innovativen Materialien geöffnet. Diese Materialien sind leichter, fester, anpassungsfähiger und oft auch biokompatibel, so dass sie sich für alles eignen, von temporären Orthesen bis hin zu Langzeitimplantaten.
Hochleistungsthermoplaste
Einer der größten Durchbrüche ist die Verwendung von Hochleistungsthermoplasten wie PEEK (Polyetheretherketon) und PA12 (Polyamid 12). Diese Materialien sind bekannt für ihre Festigkeit, ihr geringes Gewicht und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und Ermüdung. Außerdem lassen sie sich leicht bearbeiten und bedrucken, was sie perfekt für digitale Arbeitsabläufe wie das robotergestützte Fräsen oder die additive Fertigung macht.
Thermoplastische Kunststoffe ermöglichen ein flexibles Design unter Beibehaltung der strukturellen Integrität und werden häufig für maßgefertigte Orthesen und implantierbare Komponenten verwendet, die hohen Belastungen und täglichem Stress standhalten müssen.
Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe
In CAD/CAM-Arbeitsabläufen sind kohlenstofffaserverstärkte Materialien aufgrund ihres Verhältnisses von Steifigkeit zu Gewicht die erste Wahl. Diese Verbundwerkstoffe bieten eine hervorragende Festigkeit und sind ideal für tragende Komponenten wie Prothesenschäfte und Wirbelsäulenorthesen. Beim Präzisionsfräsen oder im fortschrittlichen 3D-Druckverfahren geschichtet, bieten Kohlefasermaterialien eine hohe Funktionalität ohne Kompromisse bei Komfort oder Mobilität.
Flexible und biokompatible Materialien
Neuere Innovationen haben auch TPU (thermoplastisches Polyurethan) und medizinische Silikone hervorgebracht, insbesondere für Teile, die Flexibilität und Hautkontakt erfordern. Diese Materialien sind ideal für weiche Schäfte, Liner und Bereiche, die ein Gleichgewicht zwischen Unterstützung und Komfort benötigen.
Dank der Fortschritte im Multimaterialdruck ist es jetzt möglich, starre und flexible Materialien in einem einzigen Gerät zu kombinieren – so entstehen Orthesen oder Prothesen, die sich besser an die Anatomie und die Bewegungen des Patienten anpassen.
Die Kraft der digitalen + Materialinnovation
In Verbindung mit fortschrittlicher CAD-Software und robotergestützten Fertigungswerkzeugen ermöglichen es diese Materialien Klinikern und Technikern, Grenzen zu überschreiten. Sie können die Lastverteilung simulieren, Belastungspunkte virtuell testen und Entwürfe schnell überarbeiten – und das alles, bevor die Fertigung überhaupt beginnt. Dies reduziert Versuch und Irrtum, spart Zeit und verbessert die Patientenergebnisse.
Ausblick
Mit der zunehmenden Verbreitung digitaler Arbeitsabläufe in der O&P-Branche wird die Nachfrage nach intelligenteren, anpassungsfähigeren Materialien weiter steigen. Ob es sich um eine Wirbelsäulenorthese handelt, die sich natürlich mit dem Körper bewegt, oder um ein leichtes Implantat, das auf Anhieb perfekt sitzt – die Kombination aus CAD/CAM und modernsten Materialien setzt neue Maßstäbe für die orthopädische Versorgung.
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