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12.09.2018

Medizinprodukte aus Faserverbundkunststoffen

Kombination aus Pultrusions- und Wickelverfahren

Anhand eines neu entwickelten flexiblen Fertigungsprozesses haben neun Partner aus sechs europäischen Ländern im EU-Forschungsprojekt „Openmind“ den Weg für eine neue Generation minimalinvasiver medizinischer Instrumente geebnet: Konfigurierbare Einwegartikel wie Führungsdrähte, Katheter und Instrumente aus Faserverbundkunststoffen, die ohne Metallteile auskommen.

Führungsdraht aus FVK für minimalinvasive Eingriffe: vom Basaltfaserkern, über die Aramidfaser-Umwicklung und Oberflächenstrukturierung zur MRT-Visualisierung bis hin zur Beschichtung (© Fraunhofer IPT)

Die neun Partner hatten sich Mitte 2015 mit dem Ziel zusammengeschlossen, innerhalb von drei Jahren eine flexible Fertigungstechnologie für hochindividuelle medizinische Einwegwerkzeuge zu entwickeln. Die Medizinprodukte aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) eignen sich sowohl für den Einsatz im Röntgengerät und im Computertomographen als auch für diagnostische Untersuchungen und sogar Operationen zur Therapie im Magnetresonanztomographen.

Effektiver, kürzer, kostensparend

Mit ihrer neuen Fertigungsprozesskette wollen die Projektpartner die Lücke zwischen der effizienten Fertigung vollständig standardisierter und individuell hergestellter Medizinprodukte schließen. Dabei ist die Fertigungskette so angelegt, dass sich der laufende Prozess selbstständig weiter optimiert: Alle Prozessdaten, die während der Herstellung gewonnen werden, werden anhand von lernenden Data-Mining-Algorithmen analysiert und ausgewertet.

So lassen sich Prozessdaten für zukünftige Produktkonfigurationen leichter vorhersagen und die Dauer der Produktentwicklung und -herstellung kann sich bis zu 50% verkürzen. Die Projektpartner rechnen mit Kostenersparnissen bis zu 30% und gehen davon aus, dass sich auch die Time-to-Market um 30% verkürzen wird.

Kombination aus Pultrusions- und Wickelverfahren

Die Fertigungskette für die neuen medizinischen Instrumente aus FVK setzt auf den Prozess des Mikro-Pullwinding, eine Kombination des Pultrusions- und Wickelverfahren zur kontinuierlichen Herstellung miniaturisierter Profile, das sich für kleine Stückzahlen bis hin zur Unikatfertigung eignet. Mit diesem Verfahren lassen sich Festigkeit und Biegsamkeit der Produkte je nach Orientierung der eingesetzten Fasern anpassen.

Mikro-Pullwindinganlage zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Kunststoffprofile (© Fraunhofer IPT)

Da die Fasern weder das Magnetfeld beeinflussen noch elektrische Leitfähigkeit besitzen, eignen sich die Instrumente besonders gut für den Einsatz im MRT und erlauben Medizinern eine völlig neue Sicht auf ihr Operationsgebiet. Für die Magnetresonanztomographie eröffnen sich damit neben der reinen Diagnose weitere umfassende Einsatzfelder für therapeutische Anwendungen – besonders bei strahlungsempfindlichen Patienten wie Kindern oder Schwangeren. Als erstes minimalinvasives Werkzeug entstand bei Openmind ein Führungsdraht für Katheteranwendungen, wie sie häufig bei Eingriffen am Herzen genutzt werden.

Neben dem Nutzen für die Hersteller von Medizinprodukten trägt das Projekt nicht zuletzt auch dazu bei, Gesundheitskosten zu reduzieren. Individualisierte minimalinvasive Instrumente helfen den Medizinern dabei, die Effizienz ihrer Arbeit zu verbessern. Die flexiblen, vielseitig einsetzbaren Werkzeuge aus FVK können außerdem in Verbindung mit den Fortschritten bei den bildgebenden Verfahren als Wegbereiter für völlig neue Therapieangebote dienen.

Das Projekt Openmind wurde im Rahmen des EU-Förderprogramms Horizon 2020 unter dem Förderkennzeichen 680820 für drei Jahre gefördert. Mit einem Abschlussworkshop am 29. August 2018 stellten die Projektpartner ihre Ergebnisse in Aachen der Öffentlichkeit vor:

  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen (Koordinator), Deutschland
  • Diribet spol. s.r.o., Beroun, Tschechien
  • Iris (Innovació I Recerca Industrial I Sostenible), Castelldefels (Barcelona), Spanien
  • Fondazione Politecnico di Milano, Mailand, Italien
  • Nano4imaging GmbH, Aachen, Deutschland
  • Blueacre Technology Ltd., Dundalk, Irland
  • Tamponcolor GmbH, Neu-Isenburg, Deutschland
  • Gimac International, Castronno, Italien
  • ICS In-Core Systèmes, St Priest, Frankreich
Weiterführende Information
  • Faserverbundwerkstoffe

    Das Online-Special rund um faserverstärkte Kunststoffe

    Sie sind neu, sie sind gefragt und werden gerade stark gefördert: Faserverbundkunststoffe drängen in vielen Bereiche auf den Markt. In unserem Online-Special erfahren Sie alles über die aktuellsten Trends, Anwendungen und Verarbeitungsverfahren!   mehr

  • Kunststoffe in der Medizintechnik

    Neue Produkte und Methoden rund um medizinische Anwendungen

    Kunststoffe in der Medizintechnik kommen auf vielfältige Weise zum Einsatz. Erfahren Sie mehr über neue Methoden und Entwicklungen rund um medizinische Anwendungen.   mehr

Unternehmensinformation

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Steinbachstr. 17
DE 52074 Aachen
Tel.: 0241 8904-0
Fax: 0241 8904-198

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