Da die additive Fertigung im Gesundheitswesen immer weiter an Bedeutung gewinnt, ist die Materialleistung zu einem entscheidenden Faktor bei der Entwicklung von Orthesen und Rehabilitationsgeräten geworden. TPM3Ds Precimid1190 Copolyamid-Pulver wurde entwickelt, um der wachsenden Nachfrage nach leichten, langlebigen und patientenfreundlichen Medizinprodukten gerecht zu werden, die durch selektives Lasersintern (SLS) hergestellt werden.
Mit einer Bruchdehnung von 280 %, einer hohen Schlagfestigkeit und einer glatten Oberfläche nach der Nachbearbeitung findet das Material Anwendung in Bereichen, die von Skolioseorthesen und Handgelenkschienen bis hin zu maßgefertigten Rehabilitationsstützen reichen.
Für den Komfort des Patienten konzipiert
Im Gegensatz zu herkömmlichen Nylonpulvern ist Precimid1190 von Natur aus lichtdurchlässig und erzielt nach der Dampfglättung ein glattes, halbtransparentes Erscheinungsbild. Die Nachbehandlung reduziert die Oberflächenrauheit deutlich und sorgt für ein angenehmes Hautgefühl auch bei längerem Kontakt.
Bei orthopädischen und Rehabilitationshilfsmitteln ist die Oberflächenqualität mehr als nur ein ästhetischer Aspekt. Glatte Oberflächen tragen dazu bei, Hautirritationen zu reduzieren, die Reinigung und Desinfektion zu vereinfachen und die Langzeitbeständigkeit zu verbessern. In Kombination mit leichten Gitterstrukturen, die durch die SLS-Technologie ermöglicht werden, unterstützt das Material die Herstellung atmungsaktiver Hilfsmittel, die sich optimal an die Anatomie des Patienten anpassen.
Mechanische Eigenschaften mit Fokus auf Flexibilität und Haltbarkeit
Precimid1190 wurde mithilfe einer Copolyamid-Formulierung entwickelt, die ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Flexibilität bietet. Laut TPM3D zählen folgende Eigenschaften zu den wichtigsten Materialeigenschaften:
- Zugfestigkeit: 39 MPa
- Bruchdehnung: 280 %
- Biegemodul: 879 MPa
- Kerbschlagzähigkeit nach Izod: 39 J/m
- Aufpralltest ohne Kerbe: Kein Bruch
- Wärmeformbeständigkeitstemperatur (0.45 MPa): 104 °C
Die Kombination aus hoher Dehnbarkeit und Schlagfestigkeit ermöglicht es gedruckten Teilen, wiederholtem Biegen und dynamischer Belastung ohne Rissbildung standzuhalten. Diese Eigenschaft ist besonders relevant für orthopädische Hilfsmittel, die im Alltag und in der Rehabilitation eingesetzt werden.
| Mechanische Eigenschaften | Testmethode | Metrisch |
| Teilefarbe | visuell | Naturweiß & Schwarz |
| Signaldichte | ASTM D792 | 1.03 g / cm³ |
| Reißdehnung | ASTM D638 | 280% |
| Biegefestigkeit | ASTM D790 | 36 MPa |
| Biegemodul | ASTM D790 | 879 MPa |
| Herzauslenkungstemperatur 0.45 MPa | ASTM D648 | 104 ℃ |
| Herzauslenkungstemperatur 1.82 MPa | ASTM D648 | 45 ℃ |
| Zugfestigkeit | ASTM D638 | 39 MPa |
| Zugmodul | ASTM D638 | 1,300 MPa |
| IZOD-Schlagfestigkeit mit Kerbe | ASTM D256 | 39 J/M |
| IZOD-Schlagfestigkeit ohne Kerbe | ASTM D256 | Bricht nicht |
Vorteile von Copolyamid gegenüber herkömmlichen Nylonmaterialien
Herkömmliche SLS-Werkstoffe wie PA12 und PA11 bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen mechanischen Eigenschaften und Dimensionsstabilität. Anwendungen im Bereich der medizinischen Rehabilitation erfordern jedoch häufig zusätzliche Flexibilität, Dauerfestigkeit und Sicherheit unter wiederholter Belastung.
Im Vergleich zu herkömmlichen Nylonmaterialien bietet Precimid1190 mehrere Vorteile:
- Verbesserte Zähigkeit: Die Teile bleiben auch unter starker und wiederholter Belastung intakt.
- Niedrigere Verarbeitungstemperatur: Die Copolyamidstruktur ermöglicht die Verarbeitung bei niedrigeren Temperaturen, was dazu beiträgt, den Energieverbrauch zu senken und die Produktionszyklen zu verkürzen.
- Hohe Wiederverwendbarkeit des Pulvers: Nicht verbrauchtes Pulver kann mit einer Auffrischungsrate von nahezu 100 % recycelt werden, wodurch die Materialausnutzung verbessert und der Abfall reduziert wird.
- Hochauflösender Druck: Das Material ermöglicht die Herstellung komplexer Geometrien ohne Stützstrukturen und eignet sich daher für maßgeschneiderte, patientenspezifische Designs.
Das Material ist zudem in verschiedenen Farbvarianten erhältlich, darunter auch Schwarz, wobei die mechanischen Eigenschaften erhalten bleiben.
Anwendungen in der digitalen Orthopädietechnik und Rehabilitation
Eines der Hauptanwendungsgebiete für Precimid1190 ist die Herstellung von maßgefertigten Orthesen und Rehabilitationshilfen. Beispiele hierfür sind:
- Skoliose-Korsetts
- Handgelenk- und Handorthesen
- Rehabilitationsmaßnahmen
- Ortheseneinlagen
Die Flexibilität und Stoßfestigkeit des Materials können dazu beitragen, einige der Einschränkungen herkömmlicher Gips- oder starrer Kunststofforthesen zu beheben, die oft sperrig, schlecht belüftet und bei längerem Tragen unbequem sind.
Ein weiterer wichtiger Aspekt bei Rehabilitationsprodukten ist das Bruchverhalten unter Überlastung. Herkömmliche Nylonmaterialien können beim Versagen scharfe Bruchflächen bilden. Aufgrund seiner hohen Duktilität ist Precimid1190 so konzipiert, dass es sich verformt, anstatt abrupt zu brechen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit scharfer Splitter, die zu Folgeverletzungen führen könnten, verringert.
Thermoformfähigkeit für adaptive Behandlung
Viele Rehabilitationsgeräte müssen im Verlauf der Behandlung an den sich ändernden Zustand des Patienten angepasst werden. Laut TPM3D kann Precimid1190 mithilfe von Wärmequellen mit relativ niedriger Temperatur, einschließlich handelsüblicher Heißluftgeräte, wieder erwärmt und umgeformt werden.
Diese sekundäre Thermoformbarkeit ermöglicht es Ärzten und Technikern, gezielte Anpassungen vorzunehmen, ohne ein komplett neues Implantat herstellen zu müssen. Im Gegensatz dazu benötigen herkömmliche Nylonmaterialien in der Regel höhere Temperaturen zum Umformen, während einige alternative Thermoplaste nach der Anpassung eine weniger vorhersehbare Formstabilität aufweisen können.
Über Anwendungen im Gesundheitswesen hinaus
Obwohl Precimid1190 ursprünglich für medizinische und Rehabilitationsanwendungen entwickelt wurde, eignet es sich auch für eine Reihe von Industrie- und Konsumgütern, die Flexibilität und Stoßfestigkeit erfordern.
Mögliche Anwendungen sind:
- Maßgefertigte Brillengestelle
- Lebende Scharniere und flexible Gelenke
- Funktionale Prototypen
- Industrielle Endkomponenten
Die Kombination aus Robustheit, Bedruckbarkeit und Oberflächenqualität macht das Material geeignet für Produkte, die im Betrieb wiederholter mechanischer Belastung ausgesetzt sind.
Unterstützung des Übergangs zur additiven Fertigung für Endanwendungen
Da die additive Fertigung über die Prototypenentwicklung hinaus in die Endproduktfertigung vordringt, gewinnen Materialien, die sowohl mechanische Leistungsfähigkeit als auch Benutzerkomfort bieten können, zunehmend an Bedeutung.
Dank seiner hohen Dehnbarkeit, starken Schlagfestigkeit und Eignung für patientenspezifische Designs erweitert Precimid1190 das Anwendungsspektrum des SLS-3D-Drucks, insbesondere im Bereich digitaler Orthesen und Rehabilitationstechnologien, wo Komfort, Haltbarkeit und Individualisierung entscheidende Anforderungen sind.
