3-D print af silikone komponenter

ETH spin-off Spectroplast har udviklet en metode til at lave silikoneprodukter ved hjælp af en 3-D printer. Den unge virksomhed planlægger nu at bringe skræddersyede medicinske produkter på markedet, såsom høreapparater, brystproteser til brystkræftpatienter og i sidste ende endda kunstige hjerteklapper.

Deres ultimative mål er at redde liv:grundlæggerne af ETH spin-off Spectroplast, Manuel Schaffner og Petar Stefanov, har udviklet en ny 3-D printproces, der er i stand til at fremstille biokompatible silikonedele. "På lang sigt håber vi at bruge teknologien til at tilbyde medicinske implantater, " siger Schaffner, den unge virksomheds administrerende direktør. "Og ikke i standardstørrelser, som det er tilfældet med konventionelle hyldevarer, men tilpasset, så den passer perfekt til den enkelte patient."

Indtil nu, Additive Manufacturing har traditionelt produceret genstande lavet af hårde materialer som metal, keramisk, eller plastik. På den anden side, blød elastisk silikone bruges stadig udelukkende til sprøjtestøbning, hvor forskellige elementer af kompositmaterialet smeltes sammen ved ekstremt høje temperaturer på omkring 300 grader. Schaffners doktorgradsforskning kom frem til en ny metode, der gør det muligt at skabe bløde silikonedele med en 3-D-printer. Han er naturligvis tilbageholdende med at gå i detaljer, af frygt for at opmuntre copycat-produkter.

Tilpassede dele med et tryk på en knap

3-D-print har to store fordele i forhold til den traditionelle sprøjtestøbningsproces:På den ene side er denne højpræcisionsmetode i stand til at producere meget komplekse former for første gang. ETH-forskere brugte for nylig den nye metode til at fremstille kunstige hjerteklapper lavet af silikone (se ETH News artikel). På den anden side, det gør produktionen enklere og billigere, da der ikke kræves forme:alt sker med et tryk på en knap. Dette baner vejen for masseproduktion af kundetilpassede komponenter.

Ikke desto mindre, det vil tage et par år, før den unge virksomhed er i stand til at markedsføre kunstige hjerteklapper eller implantater skabt ved 3-D-print, da de relevante regulerings- og godkendelsesprocesser for medicinsk udstyr er meget komplekse og tidskrævende. Det er grunden til, at virksomheden i første omgang vil koncentrere sig om, hvad Schaffner kalder "livsforbedrende" frem for "livreddende" produkter. Silikonekomponenter giver derfor mening, hvor tilpassede dele er særligt fordelagtige, såsom høreapparater eller brystproteser. "Kvinder, der har fået fjernet et bryst på grund af kræft, for eksempel, møder ofte skæbnen kun at kunne vælge mellem standardiserede brystproteser, " Schaffner forklarer. "Så nogle beder endda om at få det andet bryst fjernet og erstattet med en identisk formet protese, rent for symmetriens skyld." En løsning på denne knibe ville være at oprette en skabelon på computeren ved hjælp af en MR- eller CT-scanning, giver en perfekt formet model klar til 3D-print.

Fællesstifterne af Spectroplast kender hinanden fra deres tid på ETH. Efter at have afsluttet sin doktorgrad i tværfaglig naturvidenskab ved Institut for Materialer, Manuel Schaffner ledte efter en ingeniør til sit projekt, og Petar Stefanov søgte. På det tidspunkt studerede Stefanov elektroteknik og informationsteknologi på ETH og var også interesseret i Additive Manufacturing. "Mens du eksperimenterer med plastikformer, vi fandt, at der er meget større interesse på markedet for 3-D print af silikonedele, " forklarer Schaffner. Og så besluttede parret at oprette et nyt firma for at imødekomme denne efterspørgsel.

Investeringer driver væksten

Verdens første højpræcisions 3-D silikoneprinter er i øjeblikket stadig placeret i den unge virksomheds laboratorium på Hönggerberg campus. Selvom Spectroplast kun har været i drift siden sidste år, printeren har kørt næsten uafbrudt. Ifølge Schaffner, kundebasen er allerede vokset til omkring 200. "Vi arbejder i øjeblikket på skift, " han siger.

Hidtil har den 32-årige kun været i stand til at skifte skift med medstifter Stefanov for at fuldføre printordrerne. Men nu er en ende på produktionsstresset i sigte:Tyske AM Ventures Holding GmbH har netop indskudt 1,5 millioner schweizerfranc i opstarten, hvilket vil give de unge iværksættere mulighed for at rekruttere fire nye medarbejdere inden årets udgang. Indtil nu, medstifterne har formået at holde hovedet oven vande takket være finansiering fra ETH Pioneer Fellowship og Swiss Innovation Agency, Innosuisse.

Oven i købet, elektroingeniøren Stefanov eksperimenterer også med nye printere, der gør det muligt at øge produktionskapaciteten. "Anden generation skulle være klar til at køre inden udgangen af ​​året, " siger den 27-årige. Som med den første prototype, han leger med komponenter fra konventionelle printere, som han modificerer til print af silikone. I fremtiden, Spectroplast ønsker ikke kun at tjene penge på 3-D printjobs, men også fra salg af printere og forbrugsvarer. Det burde være muligt om to år, i henhold til deres forretningsplan.