Licht und Moleküle: Neue Materialien für 3D-Druck in der Medizintechnik

Im ZIM-Innovationsprojekt „CUPIDO“ wird ein toxikologisch unbedenklicher Photoinitiator (PI) entwickelt, der den 3D-Druck im Bereich Zahnersatz & Medizintechnik zukünftig maßgeblich beeinflussen wird.

BildZiel des Innovationsprojekts „CUPIDO“ ist die Entwicklung eines toxikologisch unbedenklichen Photoinitiators (PI) und dessen Integration in einen 3D-Druckprozess zur Herstellung von Zahnersatz. Die beiden Kooperationspartner pro3dure medical GmbH und die Universität Bremen (Institut für Anorganische Chemie und Kristallographie, AG Metallorganische Chemie der Hauptgruppenelemente) werden bei der Umsetzung des Projekts „CUPIDO“ durch eine Gesamtförderung von 400.000 Euro aus dem Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) unterstützt.

Toxikologisch unbedenkliche 3D-Druck Materialien für Zahnersatz und Otoplastiken

Jeder fünfte Erwachsene benötigt im Laufe seines Lebens einen teilweisen oder vollständigen Zahnersatz. Die Herstellung von patientenindividuellen Kronen, Gebissen sowie dentalmedizinischen Komponenten ist durch die Einführung des 3D-Drucks wesentlich exakter in der Ausführung sowie material-, zeit- und kosteneffizienter geworden. Mittels intraoraler 3D-Scans werden hierbei CAD-Modelle generiert. Diese dienen dann als Grundlage für die additive Fertigung von ästhetischem Zahnersatz mit optimierter Passform.

Bei der Anwendung von Fremdmaterialien im menschlichen Körper muss jedoch die Biokompatibilität und Unbedenklichkeit der eingesetzten Substanzen gewährleistet sein. Studien zeigen allerdings, dass die Migration von nicht umgesetzten PI aus bspw. zahnmedizinischen Produkten ein gesundheitsrelevantes Problem darstellt. Es besteht ein dringender Bedarf, migrationsarme PI-Alternativen zu entwickeln und in die Anwendung zu bringen.

Im Rahmen des Projekts „CUPIDO“ soll daher ein toxikologisch möglichst unbedenklicher PI entwickelt werden. Dabei soll sich die neu entwickelte Molekülstruktur bezüglich Mischbarkeit und der Verarbeitbarkeit im 3D-Druck so wenig wie möglich von den gängigen PI unterscheiden, um aufwendige Anlagenumbauten und Prozessanpassungen zu vermeiden. Kern der durchzuführenden Arbeiten ist das Design von ebenso effektiven wie gesundheitlich unkritischen Initiatoren und die Entwicklung technischer Syntheserouten sowie einer Strategie zur  Integration der neuen PI in die 3D-Druck-Anwendung. Die zu entwickelnden PI sollen für eine Vielzahl unterschiedlicher Medizinprodukte wie Otoplastiken und Zahnschienen genutzt werden. Das Aushärten der Harze mittels UV-A-Licht erfolgt vor dem Kontakt mit dem Patienten.

Zukünftige Zahngesundheit mit innovativen Compounds

Während die Universität Bremen insbesondere mit der Entwicklung und Synthese neuer Moleküldesigns für PI im Labormaßstab betraut ist, obliegt der pro3dure medical GmbH die Entwicklung technischer Syntheserouten, die umfassende Charakterisierung der neuen PI sowie die Demonstration des neuartigen Harz-Härter-Compounds für den 3D-Druck in einer prototypischen Anwendung.

Die Idee zum Projekt  „CUPIDO“ ist im Rahmen des Innovationsnetzwerks PREVON – production evolution network entstanden, das über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wird. Im Zuge der Mitgliedschaft werden die Partner aktiv bei der Realisierung von F&E-Projekten sowie der Sicherstellung der Finanzierung unterstützt. Betreut wird PREVON von der IWS GmbH, die auch das Antragsmanagement der Kooperationsprojekte übernimmt und die Mitglieder intensiv bei der Entwicklung neuer Technologien begleitet.

Weitere Informationen finden Sie unter _www.prevon.net_

Projektpartner „CUPIDO“:

pro3dure medical GmbH | Iserlohn
Universität Bremen – Institut für Anorganische Chemie und Kristallographie, AG Metallorganische Chemie der Hauptgruppenelemente | Bremen

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Eigenschaften und Anwendungen des Hochleistungskunststoffs Polyimid

Unter der Bezeichnung Polyimid bietet das Kunststoffhaus in Ahlhorn einen Ultra-Hochleistungskunststoff zur Weiterverarbeitung an.

BildAhlhorn, 30.06.2020 – Dreh- und Frästeile aus Polyimid für die Industrie

Polyimid ist ein Hochleistungskunststoff, der zuerst in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kam. Heute ist der Werkstoff als leichtes, hitzebeständiges und ausgezeichnet isolierendes Basismaterial in der Elektronikindustrie unersetzlich geworden. Das Kunststoffhaus in Ahlhorn bietet den Kunststoff in Platten und Stäben an, woraus dann die diversen Endprodukte wie Fräs- und Drehteile hergestellt werden können.

Polyimid-Erzeugnisse in der Industrie

Leichter, stabiler, kostengünstiger – die Elektro- und Elektronikindustrie entwickelt sich in rasantem Tempo. Die Dr. Dietrich Müller GmbH ist ein wichtiger Partner der Industrie und bietet verschiedene Erzeugnisse aus Polyimid an, insbesondere Dreh- und Frästeile. Polyimid, kurz PI, wurde ursprünglich für die Luft- und Raumfahrt entwickelt. Der Hochleistungskunststoff steckt in Isolierungen für Raumfahrzeuge oder den Schutzanzügen für Astronauten. Heute ist er in Leiterplatten und Rechnern ebenso zu finden wie in Kabelummantelungen, Ventilsitzen oder Bremsbelägen.

Verarbeitung von Polyimid

PI lässt sich als Kunststoff sehr gut verarbeiten. Seine herausragende Eigenschaft ist die hohe Hitzebeständigkeit. PI gilt aktuell als einer der leistungsfähigsten Kunststoffe. Das Material eignet sich für Dauernutzungstemperaturen von über 200 °C. Bis 400 °C erweist es sich als formbeständig. Namensgebend und hauptverantwortlich für die thermobeständigen Eigenschaften von Polyimid ist die so genannte Imid-Gruppe, ein Strukturmerkmal dieser Kunststoffgruppe.

Praktische Anwendungen von Polyimid

PI lässt sich grundsätzlich in duroplastische und thermoplastische Varianten unterscheiden. Aus dem Kunststoff lassen sich extrem dünne, dennoch stabile Lacke zur Isolierung von elektrischen Leitungen herstellen. Diese Gewichtsersparnis ist heute nicht nur in der Luftfahrt, sondern für die gesamte Elektronikbranche von Bedeutung.

Eine viel beachtete Anwendung ist der Einsatz von PI-Folie beim Aufbau flexibler Leiterplatten in faltbaren Smartphones, wie Samsung 2017 mitteilte. Auf solchen Platten wird Polyimidfolie als nur 13 µm starke Abschlussfolie auf der Ober- und Unterseite aufgebracht. Die Dr. Müller GmbH fertigt unter anderem auch Polyimid-Folien und Klebebänder zum Abdichten. Diese hochwärmeleitenden Produkte können extrem dünn und dennoch hoch durchschlagsfest sein.
Für ihre Drehteile, Frästeile und Halbzeuge wie Platten und Rundstäbe verarbeitet das Kunststoffhaus Ahlhorn thermoplastische Polyimide in hoher Präzision und Reinheit..

Plavis-Polyimide

Der Werkstoff Plavis nimmt aufgrund seiner charakteristischen Einzeleigenschaften einen Spitzenplatz unter den Kunststoff-Werkstoffen ein. Grundsätzlich dichtet er sicher ab, minimiert Reibung und Verschleiß, ist leicht und hoch temperaturbeständig. Plavis Polyimide finden Einsatz in der Industrie-Elektronik, dem Transportwesen im Allgemeinen und der Luft- und Raumfahrt im Besonderen, der Maschinenindustrie und in der Fertigung von Halbleitern, Solaranlagen und Flachbildschirmen.

Verschiedene Plavis-Varianten weisen zusätzliche spezifische Eigenschaften auf. So überzeugt das selbstschmierende Plavis G15 mit 15 Prozent Graphit durch seine sehr gute mechanische Stärke. Plavis S wiederum eignet sich für besonders hohe Einsatztemperaturen von bis zu 350 C.

Die Dr. Dietrich Müller GmbH liefert Polyimid-Halbzeuge als Platten und Rundstäbe sowie individuelle Bauteile für die Industrie. Das Unternehmen fertigt Drehteile und Frästeile wie Schrauben, Lager, Ventilsitze, Getriebeteile und hitzebeständige Verbindungsstücke.

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Das Kunststoffhaus ist ein Geschäftsbereich der Dr. Dietrich Müller GmbH in Ahlhorn, die national und international im Bereich der Elektro-Isolierstoffe, Wärmeleitprodukte, Dichtungen und technischen Folien eine wichtige Rolle spielt. Das Kunststoffhaus ist gewissermaßen die logische Ergänzung dazu, hier können Kunden direkt und schnell die unterschiedlichsten Kunststoffe in den gängigsten Formen und Abmessungen direkt und schnell online bestellen.

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