Am Beispiel eines Tumor befallenen Sprungbeines (Talus) wird in diesem CaseReport eine neuartige Prozesskette zur Herstellung eines Implantates erläutert.

Diese neue Prozesskette setzt sich aus verschiedenen Einzelschritten zusammen. So werden als erstes CT–Bilder vom gesunden linken Talusgescannt. Diese Bilder werden in einer speziellen Software aufbereitet, damit der gesunde linke Talusaus dem Knochenverbund gelöst werden und gespiegelt als 3D–Volumenmodell ausgegeben werden kann. Dieses Volumenmodell wird dann zum „verlorenen“Feinguss–Modell (Wachs/Polystyrol) mit dem Selective Laser Sintering–Verfahren schichtweise aufgebaut. Der Feingiesser trägt mehrere Keramikschichten um dieses Modell auf und brennt diese Schichten zu einer festen Form. Während diesem Vorgang schmilzt das Wachs aus und das Polystyrolvergast. So wird das Volumen in der Keramikform frei, in welches eine Metalllegierung, hier eine CoCr–Legierung, vergossen wird. Dieser Abguss wird nachbearbeitet, poliert, sterilisiert und verpackt.

Nierensteine werden effizient mit der Stosswellentherapie zertrümmert. Hochenergetische akustische Wellen, mit Hilfe eines Reflektors stark fokussiert, werden nicht nur für das Zerstören von Nierensteinen verwendet, sondern auch zur Heilung entzündlicher Gewebe und schlecht heilender Wunden.
Ein Kernmodul des neuentwickelten Stosswellensystems orthowave100 ist der Stosswellen fokussierende Reflektor samt dem Reflektorhalter. Zur Stosswellenerzeugung werden u.a. 7'000 Volt benötigt, bei deren Entladung Gase entstehen. Diese müssen über komplex verlaufende Kanäle aus dem Reflektorgehäuse geführt werden.

Mit der Entscheidung, den Reflektorhalter über das Selective Laser Sintering Verfahren (SLS) in einem Polyamid (PA12) zu produzieren, konnten die Gaskanäle optimal und absolut platzsparend konstruiert werden.

Noch komplexer wurde die Konstruktion durch die Integration des Platinenhalters und Schlauchbefestigungen. So wurde der Reflektorhalter während der Optimierung mit mehreren Funktionen erweitert, die Stückliste somit minimiert und Montagezeit eingespart.

Bernd Tagwerkers Kunst ist stark vom Zufall bestimmt. Punkte suchen sich im freien Raum ihren mathematisch zufälligen Weg und beschreiben ineinander verschlungene Bahnen. Diesen Bahnen lässt er Flächenquerschnitte folgen und erhält Geometrien und Flächen, welche komplexer nicht sein könnten – und eine fantastische, formschöne Gestalt aufweisen.

Die erhaltenen 3D Daten verblüffen bereits in der 3D Simulation am Bildschirm; noch eindrücklicher aber wirken sie materialisiert mit Hilfe generativer Verfahren. Mit dem Selective Laser Sintering Verfahren (SLS) hergestellt, wird jedes Detail sichtbar. Die mathematischen Daten „Bezier-Splines“ wurden mit Cinema 4D erstellt und zu einem 3D Volumenmodell (Standard STL – File) konvertiert. Ohne aufwändige Maschinenprogrammierung wurden die Daten dem SLS Prozess zugeführt und lasergesintert. Nebenbei bemerkt: auch hier sprechen wir von Rapid Manufacturing; Stückzahl nicht 2‘000, sondern 1.

Die Firma Sultex AG – ursprünglich Sulzer Textil, stellt hochmoderne Webmaschinen für den internationalen Markt her. Im Zuge der Entwicklung der Greiferwebmaschine G6500 wurden zu Versuchszwecken zwei Führungszahngeometrien in einer Serie von je 25 Stück generativ in Edelstahl hergestellt. Ab Bestellungseingang vergingen insgesamt rund 6 Arbeitstage bis die Bauteile bei Sultex eintrafen.

Nach dem Gleitschleifen und Badnitrieren wurden die Führungszähne in die Bandgreifermaschine eingebaut und erste Funktionstests bei maximaler Maschinendrehzahl durchgeführt. Aufgrund der positiven Ergebnisse aus dem Betrieb unter realen Bedingungen konnte sehr rasch entschieden werden, mit der Weiterentwicklung des geführten Greifers fortzufahren.

Dieses Beispiel zeigt, dass sich das SLM–Verfahren aufgrund der Materialeigenschaften, welche mit Standardwerten vergleichbar sind, hervorragend für die Produktion von Kleinserien, Rapid Manufacturing eignet. Dabei werden die generativ hergestellten Bauteile direkt für die Endanwendung verwendet. Im Zuge des Ausbaus der Technologie am irpd wird zukünftig u.a. eine mehr als vierfach grössere Baufläche zur Verfügung stehen, welche die Fertigung von Klein- oder mittelgrossen Serien in einem Bauprozess erlauben wird.