Referenzprojekte zum Thema Generative Fertigung

Der 3D-Druck eröffnet völlig neue Produkt und Fertigungsansätze. Viele 3D-Druckverfahren sind jedoch zu teuer und zu langsam für die Industrie. Hier kommt es darauf an, große Stückzahlen in kurzer Zeit zu wettbewerbsfähigen Kosten zu produzieren. Unser eigens entwickeltes SEAM-Verfahren ist im Vergleich zum herkömmlichen 3D-Druck nicht nur acht Mal schneller, sondern ermöglicht zudem die Verwendung preisgünstigen Standard-Kunststoffgranulats.

Steigenden Umweltbewusstsein sowie sich wandelnde gesellschaftliche Aspekte führen dazu, dass bestehende System- und Produktionskonzepte zukünftig noch stärker hinterfragt werden. Wirtschaftliche Krisen sorgen zudem dafür, dass neue und finanzstarke Anbieter auf den Markt treten, die den hochdynamischen Wandel von Technologien und Produkten beschleunigen und damit auch etablierte Unternehmen unter Druck setzen. Um diesem Druck standzuhalten, müssen insbesondere deutsche Unternehmen resiliente Produktionstechnologien und Digitalisierungsansätze etablieren. In verschiedenen Projekten wird die Entwicklung und Erprobung von Schlüsseltechnologien und methodischen Basiskonzepten verfolgt.

Ziel unseres Projekts ist es, mittelfristig eine Strategie für die Verwertung von Abfällen aus dem Bereich Medizintechnik zu entwickeln und diese in die Wirtschaft zu überführen. Im Fokus stehen vor allem Abfälle von Kliniken oder Arztpraxen. Dazu müssen Kernfragen zur Zusammensetzung des Abfalls, zu Akteuren innerhalb der Prozesskette, Regularien, Materialströmen und Verarbeitung von Rezyklaten beantwortet werden.

Fingerorthesen kommen meist zur Ruhigstellung einzelner Finger zum Einsatz und sollten für eine bestmögliche Wirkung für die Patientin oder den Patienten maßgefertigt sein. Mit WEAM (Wire Encapsulation Additive Manufacturing) lassen sich Orthesen zunächst in 2D drucken und für die individuelle Fingergröße vordimensionieren; dank »eingedruckter« Drähte können sie anschließend optimal an die Anatomie des Fingers angepasst werden.

Die externe Ventrikeldrainage (EVD) ist eine lebensrettende Maßnahme zur Entfernung von überschüssigem Gehirnwasser (Liquor) aus dem Ventrikelsystem des Gehirns. Dies kann erforderlich sein, wenn das Ventrikelsystem blockiert ist oder wenn das Gehirn zu viel Liquor produziert. Das Ziel des Vorhabens und dessen Innovation ist die Entwicklung eines KI-basierten Mixed-Reality-Systems zur Platzierung von Kathetern im Gehirn für die externe Ventrikeldrainage.

Ziel der Fraunhofer-Institute IWU und IPMS sowie der Universitätsklinik Rostock war die Entwicklung eines adaptiven Hüftschafts. Dieser soll ein frühzeitiges Feststellen des Lockerungszustandes ermöglichen und in der Lage sein, sich auch mehrere Jahre nach der OP erneut zu fixieren – ohne operativen Eingriff. Ergebnis der Forschungsarbeiten ist eine Komponente, bestehend aus einem FGL-Blech, das den Kontakt zum Knochen herstellt, und einer aktorischen FGL-Klammer, die das Blech vorspannt.

Implantate (Endoprothesen) ersetzen geschädigte Körperteile teilweise oder vollständig und verbleiben dauerhaft im Inneren des menschlichen Körpers. Heute werden Endoprothesen überwiegend spanend, umformend oder gießtechnisch gefertigt. Es bestehen jedoch Verfahrensrestriktionen. Eine neuartige Möglichkeit zur Herstellung von Endoprothesen bietet das generative Fertigungsverfahren Strahlschmelzen.

Mithilfe eines digitalen Druckverfahrens können Funktionsfluide ohne zusätzlichen Werkzeug-, Schablonen- und Montageaufwand flexibel und ortsvariabel auf planare oder 3D-Oberflächen aufgetragen werden. Je nach aufgebrachtem Muster lassen sich damit Funktionselemente wie Leiterbahnen, Sensoren, Antennen, Heizelemente oder Aktoren realisieren. Dadurch wird eine flexible und stückzahlunabhängige Produktivität erreicht.

Damit Verwechslungen vermieden und eine lückenlose Nachverfolgung der Bauteile über den gesamten Produktlebenszyklus sichergestellt werden kann, werden Produkte eindeutig gekennzeichnet. In der Medizintechnik ist eine eindeutige Markierung der Produkte sogar gesetzlich vorgeschrieben. Wir haben eine Methode zur Bauteilidentifikation entwickelt, bei der während der additiven Fertigung auslesbare Codes direkt in den Werkstoff integriert werden.

Bei additiv gefertigten Kunststoffbauteilen können integrierte Kurz- oder Endlosfasern die oftmals schlechten mechanischen Eigenschaften in Aufbaurichtung nicht ausgleichen. Zudem kann bei der Implementierung von Fasern während des additiven Fertigungsprozesses häufig lediglich ein geringer Faservolumengehalt realisiert werden. Um für Anwender diese Festigkeitsbeschränkungen zu überwinden, wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem additiv gefertigte Strukturen gezielt und belastungsgerecht mit Endlosfasern verstärkt werden.