Das sogenannte Arburg Kunststoff-Freiformen ist zur Herstellung additiv gefertigter Bauteile für die Medizintechnik prädestiniert. Die zugehörigen additiven Fertigungssysteme des Typs Freeformer verarbeiten Kunststoffgranulate, wie sie auch im Spritzgießen eingesetzt werden. Das macht die offenen Systeme sehr wirtschaftlich im Einsatz. Unter anderem lassen sich auch biokompatible, resorbierbare und sterilisierbare sowie FDA-zugelassene Originalmaterialien verarbeiten. Das eröffnet neue Möglichkeiten, auch im Humaneinsatz.

Im AKF-Verfahren lassen sich resorbierbare Originalmaterialien wie z. B. knochenähnliche Platten-Implantate fertigen. Sie werden nach und nach durch körpereigenes Gewebe ersetzt.

Hersteller von Medizinprodukten verarbeiten Originalmaterialien mit dem Freeformer

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Kunststoff

Anlagen für die Additive Fertigung

Biokunststoffe

Kunststoff Werkstoffe

Additive Fertigung

Medizintechnik

Medizinprodukte

Werkstoffe für additive Verfahren

Andere Werkstoffe

Arburg Kunststoff Freiformen

Verfahren für die additive Fertigung

Freiraumverfahren

Neue Möglichkeiten für  den Humaneinsatz

Das EU-Verbundprojekt „AMBioVessel“ beschäftigt sich mit der Herstellung additiv gefertigter Bioreaktoren. Diese müssen exakt auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmt sein. Hierfür hat die Neue Materialien Bayreuth GmbH mit dem Freeformer das passende additive Fertigungssystem im Portfolio.

Ob die Bauteile transparent sind oder nicht, hängt davon ab, wie eng die Tropfen im Bauprozess platziert werden. 

Neue Materialien Bayreuth setzt EU-Verbundprojekt im AKF-Verfahren um

Biochemie

Naturwissenschaften

Chemie

Bioreaktoren nach Maß

Am 28. Januar 2021 startet Arburg mit einem weiteren neuen Digital-Format: arburgXvision wird ab dann monatlich auf Sendung gehen. Insgesamt entstehen zehn Internet-Fernsehsendungen mit hochkarätigen Experten

Mit seinem neuen Digital-Format arburgXvision startet Arburg am 28. Januar 2021 – danach geht es im monatlichen Rhythmus weiter

16:9

Spritzgießmaschinen, Spritzpressen

Kunststoffverarbeitungsmaschinen

Spritzgießmaschinen, allgemein

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Spritzgießmaschinen

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Automatisierungstechnik

Unternehmen

kunststoffe.de

Arburg geht mit arburgXvision 2021 live auf Sendung

Um das Branchenevent Corona-adäquat umzusetzen, hat sich Arburg dazu entschlossen, zusätzlich zur Verschiebung in den Juni die Technologie-Tage 2021 auf sechs Tage zu verlängern.

Auf den Technologie-Tagen 2019 war Corona noch kein Thema. 2021 werden die geladenen Gäste mittels eines neuen Besuchsmanagements durch das Unternehmen geführt. Dazu wurde der Termin von vier auf sechs Tage verlängert

Arburg verlängert Technologie-Tage 2021

Rund 600 Teilnehmer aus über 30 Ländern nahmen am 28. Januar 2021 an der ersten Sendung von arburgXvision teil, einem neuen digitalen Internet-TV-Format von Arburg.

Am 28. Januar 2021 startete Arburg sein neues digitales Internet-Format arburgXvision mit dem Thema „0-ppm-Produktion von Kunststoffteilen“. Die Arburg-Geschäftsführer Guido Frohnhaus (links) und Gerhard Böhm ((Mitte) diskutierten im Studio mit Moderator Guido Marschall von Plas.TV und beantworteten live über Chat gestellte Fragen der Zuschauer

20:7

Erfolgreiche Premiere für arburgXvision

Arburg informiert erstmals weltweit mit seinem neuen Nachhaltigkeitsbericht darüber, wie nachhaltig das Unternehmen in allen relevanten Bereichen auf lange Sicht handelt und wirtschaftet.

Nachhaltiger Arburg-Nachhaltigkeitsbericht: Das interaktive Dokument steht auf der Arburg-Website zum Durchklicken bereit

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Spritzgieß-Zubehör und Einzelteile

Erster globaler Nachhaltigkeitsbericht von Arburg

Über 650 Zuschauer beteiligten sich am 25. März 2021 am dritten Live-Event von Arburg zum Thema „Spiel ohne Grenzen – Additive Manufacturing (AM) versetzt Grenzen“

Sattelfest: Die Arburg-Experten Lukas Pawelczyk (links) und Martin Neff (Mitte) erläuterten im Gespräch mit Moderator Guido Marschall (Plas.TV) die Potenziale der additiven Fertigung mit dem Freeformer und hatten auf jede Teilnehmerfrage eine passende Antwort parat.

Automatisierungskomponenten

Seminare, Schulungen, Kongresse

Dienstleistungen

Dritte Sendung von arburgXvision zum Thema Additive Manufacturing

Das Qualifizieren neuer Materialien auf dem Anlagentyp Freeformer ist ein komplexer Prozess. Um Anwendern, vor allem neuen Anwendern dabei eine Hilfestellung zu geben, hat die Kunststofftechnik Paderborn eine softwaregestützte Methodik entwickelt.

Von der Idee zum Bauteil in wenigen Stunden: Bestandteil eines Messaufbaus für Flüssigkeiten und Gase, hergestellt im Kunststoff-Freiformen – hier der Blick in den Bauraum eines Freeformers 

Neue softwaregestützte Methode zur Materialqualifizierung im Kunststoff-Freiformen

QS-Software

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Kleine Tropfen, große Wirkung

Geschäftsführende Gesellschafterin Renate Keinath begrüßt neue Azubis und DHBW- Studierende. Aktuell beschäftigt der Maschinenhersteller in Loßburg 269 Auszubildende und Studierende.

Gelungener Start: Die 77 neuen Auszubildenden und DHBW-Studierenden bei Arburg zusammen mit der geschäftsführenden Gesellschafterin Renate Keinath (rechts vorne) und dem gesamten Ausbildungsteam – auch im Außenbereich zur Sicherheit mit Maske unterwegs.

77 Auszubildende und DHBW-Studierende starten bei Arburg ins Berufsleben

Fast jeder kennt die Marke tesa und benutzt das gleichnamige Klebeband, den Tesafilm. Rund 75 Prozent der selbstklebenden Systemlösungen sind jedoch industrielle Anwendungen. Am Stammsitz des Unternehmens entwickeln Forscher u. a. Haftkleber für Smartphones und untersuchen, welchen Mehrwert die additive Fertigung mit dem Kunststoff-Freiformen bringen kann.

Mit „gedruckten“ Haftklebern lassen sich z. B. Smartphone-Komponenten abfallfrei verkleben

tesa nutzt Freeformer für neuartige Klebeanwendungen

Klebstoffe

Verbindungstechnik Verfahren

Chemisches Fügeverfahren

Was die Welt zusammenhält

Die Integration von elektronischen Komponenten und somit auch die Herstellung von individualisierten Sensoren stellte im 3D-Druck bisher eine Herausforderung dar. Hier hat jetzt das Fraunhofer IPA zusammen mit den Unternehmen Arburg und Balluff einen Durchbruch erzielt.

Demonstrator des individualisierten Sensors in den unterschiedlichen Fertigungsstufen: CAD-Konzept (oben links), nach der Integration der elektronischen Komponenten (oben rechts) und als fertiger Demonstrator (unten)

Sensoren

Logistik

Lagertechnik

Technik Trend

Sensoren aus dem Drucker

Wer vor 15 Jahren Additive Manufacturing in ein Unternehmen einführte, war ein Visionär. Wer es vor zehn Jahren nicht tat, fiel hinter die „Early Adopter“ zurück. Und wer den industriellen 3D-Druck heute nicht einsetzt, verliert an Wettbewerbsfähigkeit. Was dieser Technik heute zugetraut wird und wie stark sie in viele Anwendungsbereiche vorgedrungen ist, zeigt (stellvertretend) dieser Blick eines Experten auf die Medizintechnik.

Um die Mobilität der Wirbelsäule zu verbessern, sind Ober- und Unterschale dieser Scheibenprothese mit einer elastischen Doppelfeder aus Titan verbunden. Im Kern befindet sich zusätzlich eine dämpfende Silikonfüllung. Die Prothese lässt sich im LaserCusing-Verfahren gemäß der Anatomie des Patienten herstellen

Statusbericht und Ausblick für die Humanmedizin

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

Additive Manufacturing in der  Medizintechnik

In der Medizintechnik müssen häufig Prototypen aus Original-Kunststoffmaterial im Reinraum abgemustert werden. Die dazu nötigen Kleinserien lassen sich günstig und schnell mit Stammformen herstellen, in die additiv gefertigte Formeinsätze eingebracht werden.

Dr. Thomas Jakob, verantwortlich für Riegler (links), und Björn Winterfeld, Leiter der Konstruktion, mit einem der ersten additiv gefertigten Formeinsätze

Additiv gefertigte Formeinsätze für Medizintechnik-Anwendungen

Klotz, Karlhorst, Dr.

Werkzeug- und Formenbau

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Prototypenwerkzeuge

Rapid Prototyping

Echter Stoff schnell in Form

3D Systems hat für die additive Fertigung von großen Produkten oder hohen Stückzahlen die Stereolithografie-Lösung SLA 750 entwickelt. Sie umfasst die 3D-Drucker SLA 750 und SLA 750 Dual sowie den neuen Werkstoff Accura AMX Durable Natural und das Nachbearbeitungssystem Post Cure 1050.

Widerstandsfähiger Werkstoff: Accura AMX Durable Natural eignet sich für Anwendungen mit hoher Dehnung und hoher Schlagfestigkeit. 

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, andere

Harzwerkstoffe

SLA-Plattform für große Bauteile

Mit Einführung der neuen Materialien Agilus30 Colors für weiche Soft-Touch-Drucke mit hyperrealistischem Look-and-feel steigert Stratasys den Realismus im 3D-Druck.

Die Agilus30 Colors Materialien eignen sich für Soft-Touch-Drucke mit hyperrealistischem Aussehen und Gefühl

Additive

Noch näher an der Realität

Freeformer ermöglicht maßgeschneiderte Kombination auch mehrerer Wirkstoffe

Die additive Fertigung hat das Potenzial, die Pharmabranche weiter zu digitalisieren. Wissenschaftler von Merck haben für ihre Tests mit verschiedenen Darreichungsformen von Tabletten im Labor einen Freeformer eingesetzt.

Die additive Fertigung hat das Potenzial, die Tablettenherstellung für jeden Patienten zu individualisieren und damit die Pharmabranche weiter zu digitalisieren. In der Medikamentenentwicklung lassen sich die Eigenschaften einer Tablette wie Form, Dosierung oder Freisetzung des Wirkstoffs individuell steuern – durch nur wenige Änderungen an der digitalen 3D-Druckdatei. Wissenschaftler von Merck haben für ihre Tests mit verschiedenen Darreichungsformen im Labor einen Freeformer eingesetzt.

Die herkömmliche Art, Pulverformulierungen aus Wirkstoffen und Hilfsstoffen zu Tabletten zu verpressen, ist ein bewährtes, seit langem genutztes Verfahren. Besonders effizient ist es bei der milliardenfachen Herstellung von Tabletten mit gleicher Formulierung. Das Verfahren ist allerdings weniger geeignet, wenn es um kleinere Mengen experimenteller Wirkstoffe geht. „In der frühen Phase der klinischen Entwicklung werden in der Regel Dosiseskalationsstudien durchgeführt, in denen die beste und sicherste Dosis für die Patienten ermittelt wird. Dies erfordert die Verfügbarkeit zahlreicher Formulierungen mit unterschiedlichen Wirkstoffmengen“, erklärt Dr. Thomas Kipping, der als Head of Drug Carriers bei Merck im Bereich Life Science arbeitet (Titelbild).

Seit einiger Zeit arbeitet Merck, eines der weltweit ältesten pharmazeutisch-chemischen Unternehmen, an einer Alternative: Die additive Fertigung beschleunigt nicht nur klinische Studien und verkürzt damit die Zeit, bis Medikamente für Patienten verfügbar sind. Sie kann auch Patienten mit seltenen Erkrankungen zugutekommen und zur Personalisierung der Medizin beitragen, da sie die Fertigung von Tabletten mit einer präzisen, auf einzelne Patienten oder Patientinnen abgestimmten Dosierung ermöglicht.

Um diesem Thema tiefer auf den Grund zu gehen, mietete das Team um Thomas Kipping zunächst für ein Jahr einen Freeformer von Arburg. Die Maschine ist ein offenes System, das im patentierten AKF-Verfahren, dem sogenannten Arburg Kunststoff-Freiformen, üblicherweise technische Funktionsbauteile produziert – durch schichtweisen Auftrag kleinster Kunststofftropfen, direkt aus 3D-CAD-Daten und mit qualifizierten Standardgranulaten. Individuelle Einstellmöglichkeiten des Herstellprozesses ergeben sich dabei durch die Beeinflussung des schichtweisen Aufbaus über Schichtzerlegung, Tropfengröße und Prozessführung.

Vielversprechende Tests mit verschiedenen Modellwirkstoffen

Für die Versuche wurden verschiedene Modellwirkstoffe verwendet, die zusammen mit einem speziellen Polyvinylalkohol (PVA, Typ: Parteck MXP) und Zusatzstoffen wie einem Binder und Geschmacksmarkierer in einem Doppelschneckenextruder aufgeschmolzen und homogenisiert wurden. Nach Angaben des Herstellers ist das PVA-Polymer von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) für die Verwendung in Arzneimitteln als sicher anerkannt. Als weitere Vorteile von Parteck MXP nennt Merck:

<ul><li>die Herstellung einer amorphen festen Lösung, um die Löslichkeit von Wirkstoffen und damit die Bioverfügbarkeit zu verbessern,</li><li>eine stabile, hohe Wirkstoffbeladung unter verschiedenen Bedingungen,</li><li>eine hohe Thermostabilität (bis über 250 °C) und ein breites Wirkstoffspektrum,</li><li>vielfältige orale Darreichungsformen mit individueller Freisetzungskinetik in Abhängigkeit der jeweiligen Formulierung und</li><li>die gute Reproduzierbarkeit des Herstellungsprozesses.</li></ul>

Hier kam gleich der erste Vorteil des AKF-Verfahrens zur Geltung: Der Freeformer kann das extrudierte und granulierte Material direkt austragen, ohne dass dieses etwa zu Filamenten weiterverarbeitet und dabei erneut thermisch oder mechanisch belastet werden muss.

Außerdem lassen sich mit dem offenen System verschiedene Prozessparameter einfach variieren. So wurden zum Beispiel Tests mit Füllgraden zwischen 30 und 100 % gemacht (Bild 1), wobei der Füllgrad an der Porosität erkennbar ist. „Die Testergebnisse sind insgesamt sehr positiv. Wir haben festgestellt, dass sich der Wirkstoff sehr homogen in der Tablette verteilt. Über die Änderung des Füllgrads können wir sehr genau beeinflussen, wie viel davon in welchem Zeitraum freigesetzt wird“, erklärt Kipping. Dies erlaube eine sehr genaue Dosierung, wie die Ergebnisse einer Wirkstofffreisetzungsanalyse in einer speziellen Apparatur veranschaulichen (Bild 2). Eine weitere Möglichkeit sei, mehrere Wirkstoffe in einer Tablette zu kombinieren. „Wir werden eines Tages kleine Chargen für bestimmte Patientengruppen herstellen“, prophezeit Kipping. „Diese sogenannten Polypills aus dem 3D-Drucker sind das ultimative Ziel.“

Polypills aus dem 3D-Drucker  sind das ultimative Ziel

Auch die Anforderungen an die Stabilität des additiv gefertigten Produkts wurden untersucht und die Ergebnisse für gut befunden. Denn die Tabletten dürfen bei nachgeschalteten Prozessschritten wie zum Beispiel Beschichten (Coating), Verpacken und Transport natürlich nicht brechen. Schließlich könne die additive Fertigung auch dazu beitragen, die Medikamentenherstellung zu dezentralisieren, so Kipping. In Zukunft könnten Tabletten in kleinen Mengen mit dem 3D-Drucker direkt in Apotheken hergestellt werden.

Merck KGaA  

https://www.merck.de

ARBURG GmbH + Co KG  

https://www.arburg.com

Ausgabenartikel KU04-22

Die Merck-Forscher Dr. Thomas Kipping (rechts) und Nabil Lamrabet schätzen die Vorteile, die der Freeformer als offenes System bietet.

Bild 1. Die Tablette (links) wurde mit dem Freeformer hergestellt. Die elektronenmikroskopische Aufnahme (rechts) zeigt deren gitternetzartige Struktur.

Bild 2. Mit dem Füllgrad der Tabletten lässt sich die Abgabe an Wirkstoff beeinflussen. Die Polymerschmelze ist hier jeweils mit 10 % Koffein als Modellwirkstoff beladen.

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Lukas Pawelczyk ist bei der Arburg GmbH + Co KG, Loßburg, Abteilungsleiter Vertrieb Freeformer.

Die Merck KGaA, Darmstadt, erlöste mit 60 Produktionsstandorten weltweit zuletzt (2021) 19,7 Mrd. EUR mit der Entwicklung und Fertigung neuer Medikamente und medizinischer Diagnostik. <a href="http://www.merckgroup.com">www.merckgroup.com</a>