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über biokompatible Harze

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über biokompatible Harze

Alles über biokompatible Harze: Definition, Branchen und Anwendungen
 

Ganz gleich, ob wir über die Gesundheitsbranche, die Zahnmedizin oder Wearables sprechen: Biokompatible Harze sind von grösster Bedeutung, um die Gesundheit und den Komfort des Trägers zu gewährleisten. In diesem Artikel betrachten wir die gängigsten Branchen und Anwendungen, darunter:

  • Biokompatible 3D-Druckmaterialien für Dental Anwendungen
  • Biokompatible 3D-Druckmaterialien für Medtech Anwendungen
  • Tragbare biokompatible 3D-Druckmaterialien („Wearables“)

Was sind biokompatible Harze?

Biokompatible Harze sind Materialien, die so konzipiert sind, dass sie mit lebenden Geweben und biologischen Systemen kompatibel sind. Hierbei ist es jedoch wichtig zu beachten, dass der Begriff „biokompatibel“ keine einheitliche Eigenschaft darstellt.

Entgegen der landläufigen Meinung können bestimmte Rohstoffe oder Rohstoffklassen nicht den Anspruch erheben, biokompatibel zu sein. Vielmehr muss das fertige Produkt getestet werden, um die endgültige Zertifizierung zu erhalten. In den USA müssen Unternehmen sogar dasselbe 3D-Harz auf verschiedenen Druckern von der FDA qualifizieren lassen.

Daher können verschiedene Materialien, abhängig u. a. von den folgenden Faktoren, unterschiedliche Grade an Biokompatibilität aufweisen:

  • Modifikationsgrad
  • Anwendungskontext
  • Zersetzungsgrad
  • Einhaltung von Standards

Biokompatible Harze werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, insbesondere im Gesundheitsbereich, wo sie mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommen. Das Hauptmerkmal biokompatibler Harze ist daher ihre Fähigkeit, mit biologischen Systemen zu interagieren, ohne Schäden oder Nebenwirkungen hervorzurufen.

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Branchen und Anwendungen biokompatibler Harze

Im folgenden Abschnitt werden Anwendungen beschrieben, die aus biokompatiblen Harzen bestehen.

Biokompatible 3D-Druckmaterialien für Dental Anwendungen

Biokompatible Materialien spielen in der Zahnmedizin eine zentrale Rolle, da sie die Verträglichkeit mit dem Mundgewebe gewährleisten und Nebenwirkungen minimieren.

  • Zahnschienen: Nachtschienen werden oft verwendet, um Probleme wie Zähneknirschen und Kieferpressen zu lindern und werden inzwischen mit biokompatiblen Harzen oder Thermoplasten gefertigt. Diese Materialien bieten nicht nur Komfort, sondern verringern auch das Risiko von Reizungen oder allergischen Reaktionen in der empfindlichen Mundumgebung.
  • Hybridprothesen: Hybridprothesen kombinieren sowohl traditionelle als auch moderne Materialien und nutzen biokompatible Polymere und Metalle für die Grundstruktur. Diese Materialien bieten Haltbarkeit und sind verträglich für das Mundgewebe, um einen erhöhten Patientenkomfort und langfristige Tragbarkeit zu gewährleisten.
  • Keramikkronen: Keramikkronen werden durch ihr natürliches Aussehen und ihrer Biokompatibilität häufig zur Wiederherstellung beschädigter oder kariöser Zähne verwendet. Sie können den natürlichen Zahnschmelz nachahmen und sich gleichzeitig nahtlos in das umgebende Gewebe integrieren, was sie zu einer bevorzugten Wahl in der restaurativen Zahnheilkunde macht.

Biokompatible 3D-Druckmaterialien für Medtech Anwendungen

Biokompatible Materialien werden häufig in der Medizintechnik eingesetzt, um die Verträglichkeit mit dem menschlichen Körper zu gewährleisten und sichere und wirksame Behandlungen zu ermöglichen.

  • Endoprothesen: Gelenkersatz und Implantate basieren auf biokompatiblen Metallen wie Titan und Polymeren, die sich nahtlos in das umgebende Gewebe integrieren und somit die Heilung fördern und die Funktion wiederherstellen, ohne Nebenwirkungen auszulösen.
  • Epithesen: Diese Prothesen ersetzen fehlende Gesichtszüge und verwenden biokompatible Materialien, um die natürliche Haut und das Gewebe nachzuahmen. Dies hilft den Patienten sowohl aus funktionellen als auch ästhetischen Gesichtspunkten, bei minimalem Risiko einer Abstossung.
  • Endoluminale Stents: Hierbei handelt es sich um Geräte zur Unterstützung verengter, geschwächter Blutgefässe oder Magen-Darm-Passagen. Im Regelfall werden diese aus biokompatiblen Metallen oder Polymeren hergestellt. Diese Materialien unterstützen die Gefässe und fördern die Heilung, ohne Entzündungen oder Thrombosen zu verursachen.
  • Kiefer- und Gesichtsschablonen: Unverzichtbare Hilfsmittel bei rekonstruktiven und korrigierenden Eingriffen im Kiefer- und Gesichtsbereich, hergestellt aus biokompatiblen Harzen oder Kunststoffen. Sie unterstützen Chirurgen bei der präzisen anatomischen Ausrichtung und ermöglichen optimale chirurgische Ergebnisse bei gleichzeitiger Minimierung von Traumata für das umliegende Gewebe.

Tragbare biokompatible 3D-Druckmaterialien („Wearables“)

Die Integration biokompatibler Materialien und 3D-Druck hat zu neuen tragbaren Anwendungen geführt, bei denen Benutzerkomfort, Sicherheit und Funktionalität im Vordergrund stehen.

  • Sensoren: Sensoren, die in tragbare Geräte wie Fitness-Tracker eingebettet sind, profitieren von biokompatiblen Materialien, die einen Hautkontakt gewährleisten, ohne Reizungen oder allergische Reaktionen hervorzurufen. Diese Sensoren können Vitalfunktionen, Aktivitätsniveaus und andere Gesundheitskennzahlen überwachen und liefern wertvolle Erkenntnisse sowohl für medizinische als auch für persönliche Wellness-Anwendungen.
  • Tragbare Technologie: Geräte, darunter Smartwatches, Augmented-Reality-Brillen und medizinische Anwendungen, basieren auf biokompatiblen Materialien, um das Benutzererlebnis zu verbessern und die langfristige Tragbarkeit zu gewährleisten. Biokompatible Polymere und Beschichtungen sorgen dafür, dass diese Geräte über einen längeren Zeitraum bequem getragen werden können, ohne die Gesundheit der Haut zu beeinträchtigen.

 

  • Sportausrüstung: Bei Geräten wie Mundschutz oder spezieller Schutzausrüstung werden ebenfalls biokompatible Materialien verwendet, um Sportlern beim Training und Wettkampf optimalen Komfort und Schutz zu bieten. Diese Materialien halten Aufprallkräften stand und passen sich gleichzeitig den Körperkonturen des Trägers an, wodurch das Verletzungsrisiko minimiert wird.
  • Modeaccessoires: Von Schmuck bis hin zu Brillen bieten biokompatible Materialien sowohl Eleganz als auch Sicherheit. Biokompatible Harze und Metalle ermöglichen es Designern, komplizierte Designs zu schaffen, die nah auf der Haut getragen werden können, ohne Reizungen oder Beschwerden zu verursachen.

Methoden des 3D-Drucks biokompatibler Harze

Zur Herstellung biokompatibler Produkte können verschiedene 3D-Druckverfahren eingesetzt werden. Stereolithographie (SLA), Digital Light Processing (DLP) sowie Material Jetting gehören hierbei zu den beliebtesten Druckverfahren.

 

  SLA DLP Material Jetting

Verfahren

 

UV-Laser härtet Harz selektiv aus

Digitaler Lichtprojektor härtet Harz aus

Tintenstrahlähnliche Technologie trägt Harz auf und härtet es aus

Geschwindigkeit

 

Moderat

Schnell

Schnell

Materialvielfalt

 

Limitiert (wachsend)

Limitiert (wachsend)

Hoch (unterstützt Multimaterialdruck)

Biokompatible Harze

 

Verfügbar, die Auswahl ist jedoch eingeschränkt

Verfügbar, die Auswahl ist jedoch eingeschränkt

Erhältlich mit einer breiten Palette biokompatibler Harze


Kosten

 

Moderat

Moderat

Moderat bis hoch

Bei der Stereolithographie (SLA) wird ein UV-Laser eingesetzt, um das Harz Schicht für Schicht selektiv auszuhärten und es in die gewünschte Form zu verfestigen. SLA bietet eine hohe Auflösung und Oberflächengüte und eignet sich daher für komplexe biomedizinische Modelle, die strenge Anforderungen erfüllen.

Ähnlich wie bei SLA nutzt Digital Light Processing (DLP) einen digitalen Lichtprojektor, um flüssiges Harz Schicht für Schicht auszuhärten. Allerdings projiziert DLP eine ganze Ebene gleichzeitig, was den Druckvorgang beschleunigt.

Biokompatible Harze für DLP sollten eine geringe Schrumpfung und eine hohe Genauigkeit aufweisen, wodurch sie für zahnmedizinische Anwendungen und Schablonen geeignet sind.

Beim Material Jetting wird dagegen ein tintenstrahlähnliches Verfahren angewendet, um Schichten aus Photopolymerharz aufzutragen, die durch UV-Licht sofort ausgehärtet werden. Dieser Prozess ermöglicht es, Teile mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften herzustellen. Biokompatible Harze werden u. a. in Hörgeräten und anatomischen Modellen für die Operationsplanung verwendet.

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Ihr persönlicher Kontakt

Christopher Cocklan

Christopher Cocklan

3D Printing Business Development Manager EnergyCuring

RAHN USA Corp.