Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
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Fertigungsprozess für individualisierte minimal-invasive Einwegprodukte

Wir haben einen Fertigungsprozess für individualisierte minimalinvasive Einwegprodukte im Forschungsprojekt »Openmind« entwickelt.

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© Fraunhofer IPT

MR-taugliche Mikro-Profile für die Minimalinvasive Chirurgie

Punktionsnadeln oder Führungsdrähte aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff lassen sich im MRT vollständig störungsfrei abbilden.

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Miniaturisiertes Pultrusion- und -Pullwinding für die Medizintechnik

FVK-Mikroprofile für MRT-Operationen und Nachkontrollen

Eine patientenschonende, minimalinvasive Diagnose und Therapie von Weichgewebestrukturen lässt sich durch den Einsatz hochauflösender und strahlungsarmer MRT erreichen. Durch die üblicherweise eingesetzten metallischen Instrumente kann ein minimalinvasiver Eingriff bisher nur eingeschränkt durch MRT unterstützt werden, da die eingesetzten Metalle die Bildanalyse durch sogenannte Artefakte behindern. Auch Prothesen aus Metall können nach Operationen nur durch Röntgenstrahlung kontrolliert werde. Instrumente aus Faserverbundwerkstoffen lassen sich hingegen im Vergleich zu konventionellen Instrumentenwerkstoffen vollständig artefaktfrei abbilden – bei gleichzeitig einer höheren Präzision in der Darstellung der Position des Instruments.

FvK-Mikroprofile für MRT-Operationen und Nachkontrollen

In der Medizintechnik bieten Faserverbundkunststoffe (FVK) eine wertvolle Alternative zu herkömmlichen Materialien: Sie sind im Magnetresonanztomographen (MRT) einsetzbar, in dem Metalle aufgrund ihrer elektrischen und magnetischen Eigenschaften die Bildgebung stören. Gleichzeitig bringen sie die Stabilität und Flexibilität mit um Instrumente, Prothesen und Implantate aus Metall zu ersetzen. Ein weiterer Vorteil: FvK-Profile sind besonders leicht und können individuell funktionalisiert werden. In miniaturisierter Form bieten sie enormes Potenzial für minimalinvasive Operationen, aber auch für Röntgenstrahl-freie Nachkontrollen.

Miniaturisiertes Pultrusions- und Pullwinding-Verfahren

Zur Herstellung von miniaturisierten Komponenten aus Faserverbundwerkstoffen wurden am Fraunhofer IPT das Pultrusions- und Pullwinding-Verfahren miniaturisiert. Unsere entwickelten Sondermaschinen erzeugen Faserverbundprofile mit Durchmessern unter 500 µm. Auf diese Weise können Profile mit hohem Faservolumengehalt gefertigt werden. Die im Mikro-Pullwinding-Verfahren für den späteren Einsatzzweck individuell ausgerichteten Faserlagen verleihen dem Profil spezifische mechanische Eigenschaften. Durch die Verfahren lassen sich alle gängigen Verstärkungsfasern sowie duroplastische und thermoplastische Kunststoffe verarbeiten.

Unsere Leistungen im Überblick

  • Anlagen- und Prozessauslegung
  • Prototypenproduktion im Mikro-Pultrusions- und Mikro-Pullwinding-Verfahren
  • Unterstützung bei der Materialauswahl, dem Design, der Entwicklung und der medizinischen Zertifizierung der Produkte
  • Materialqualifizierungen sämtlicher Faser- und Matrixmaterialien
  • Aufbau von Sondermaschinen für Mikro-Pultrusion und Mikro-Pullwinding

Anwendungsbeispiele

CFK-Clips zur Behandlung von Aneurysmen im Gehirn

Mikroimplantate aus carbonfaserverstärktem Kunststoff ermöglichen eine postoperative Nachsorge im hochauflösenden und strahlungsarmen MRT.

Multifunktionale CFK-Punktionsnadel

Das Fraunhofer IPT entwickelte eine multifunktionale Punktionsnadel, die sich im MRT vollständig störungsfrei abbilden lässt. Sie ist zudem steifer und fester als metallische Nadeln. Eine dreilumige Punktionsnadel bietet bei einem Außendurchmesser von nur 1200 μm drei Arbeitskanäle , eine Schneidspitze zur direkten Platzierung der Punktionsnadel im menschlichen Gewebe sowie eine biokompatible Oberflächenbeschichtung. Durch die drei Arbeitskanäle können minimalinvasive Operationsinstrumente wie Endoskop und Laser gleichzeitig eingesetzt werden, während der dritte Arbeitskanal für Spülflüssigkeiten genutzt wird. Anhand standardisierter Anschlüsse, wie Luer-Lock-Adaptern, lässt sich die Punktionsnadel an marktübliche medizintechnische Geräte koppeln.  

GFK-Führungsdraht

Führungsdrähte werden bei verschiedenen minimalinvasiven Eingriffen genutzt, beispielsweise zur Platzierung von Gefäßstützen, sogenannten Stents. Um die hervorragenden Darstellungsmöglichkeiten der Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) von Weichgewebe auch für diese Art von Eingriffen nutzen zu können, müssen die üblicherweise metallischen Führungsdrähte durch solche aus alternativen Werkstoffen ersetzt werden. Im Projekt »MIGI – Multifunctional Image Guided Interventions«, das vom Land NRW und von der EU gefördert wurde, hat das Fraunhofer IPT die Mikro-Pullwinding-Technologie entwickelt. Damit gelingt es einen MRT-sicheren Führungsdraht aus Faserverbundkunststoff (FVK) mit flexibler Spitze bei ansonsten steifem Schaft in einem einzigen Prozessschritt herzustellen.

Ihre Vorteile einer Zusammenarbeit

Flexibilität in der
Produktion

Unsere modular gestalteten Anlagen lassen sich flexibel an die Anforderungen Ihrer Prototypen-Anwendung anpassen. Die Materialauswahl und den Lagenaufbau stimmen wir exakt auf Ihre Anforderungen ab.

Breite Material-
kenntnisse

In unseren kontinuierlichen Prozessen verarbeiten wir duroplastische Kunststoffe wie Epoxid-Harze und thermoplastische Kunststoffe wie PEEK. Verstärkt sind die Kunststoffe mit allen gängigen Fasertypen beispielsweise mit Kohlenstoff, Glas oder Aramid und mit Sondertypen wie Basalt.

Forschungs-
Know-how

Egal ob Punktionsnadel, Führungsdraht oder Aneurysma-Clip – profitieren Sie von unserer jahrelangen Erfahrung und unseren fundierten Kenntnissen aus anwendungsnahen Forschungsprojekten zu MRT-sicheren Medizinprodukten.