ProduktionPräzision und
ProduktionPräzision und Toleranzen neu definiert3D-Drucker für die MikroproduktionMikrofertigung im 3D-Druck setzt sich in vielen Bereichen durch –hier ein 3D-gedruckter Stent.Die additive Fertigung entwickeltsich von einer Methode zur schnellenHerstellung von Prototypen zurzuverlässigen Alternative traditionellerFertigungsmethoden. NeuestesBeispiel: Der HybriddruckermicroArch D1025 von Boston MicroFabrication (BMF) kombiniert verschiedeneAuflösungen in einemDruckvorgang und erzeugt damitMikroteile in serientauglicher Qualitätund Effizienz.Akkurate MikrobauteileIm Spannungsfeld von Biowissenschaften,Medizintechnik undElektronik sind präzise und akkurateMikrobauteile für viele innovativeAnwendungen unerlässlich.Miniaturisierung, Individualisierungund eine Produktentwicklung mit kürzerenInnovationszyklen verlangennach 3D-Druck: Wer schnell komplexePrototypen und Endproduktefertigen kann, gewinnt das Rennenim Wettbewerb.Aber nicht alle 3D-Drucktechnologieneignen sich für Anwendungen,die hohe Genauigkeit und Präzisionin Verbindung mit den spezifischenAnforderungen der Medizintechnikerfüllen. Die von BMF entwickelteProjektionsmikro-Stereolithografie(PµSL) erreicht als einzige TechnologieToleranzen, die das mikropräziseSpritzgießen liefert.Die Technologie arbeitet mit ultrahoherAuflösung, spezieller Software,präzisen Schrittmotoren und besonderenMaterialien, um schnell Teileinnerhalb der geforderten engenToleranzen zu produzieren.CAD-Modellemit PµSL realisierenDie Effektivität der Produktentwicklunghängt vom Ablauf der einzelnenEntwicklungsschleifen ab.Mit der PµSL-Technologie lassensich einzelne Teile oder Chargenproduzieren, die durchgängig Toleranzenvon bis zu ±10 µm einhalten.Gerade in der Mikro fertigungbedeutet diese Präzision, dassBauteile oder Features perfektin andere Komponenten passenund nicht aufwändig nachgearbeitetwerden müssen. Dies erspartVerzögerungen im Zeitablauf undhöhere Kosten in der Qualitätssicherung.Konsistent enge Toleranzen,hohe Auflösung, Genauigkeit undPräzision sind entscheidende Faktorenadditiver Fertigungslösungen,die Innovationen zur Marktführerschaftbringen.Mikropräzisionin der MedizintechnikBesonders in der Medizintechnikist Miniaturisierung ein wichtigerTrend. Doch in dieser starkregulierten Branche sind hohePräzision und Genauigkeit besonderswichtig. Von innovativen Verabreichungsmethodenfür Medikamentewie Mikronadelpflaster, bishin zu mikrochirurgischen Gerätenfür die minimalinvasive Chirurgie,wird der Mikro-3D-Druck in einerVielzahl von medizintechnischenund medizinischen Anwendungeneingesetzt.Vor kurzer Zeit benötigte einUnternehmen aus der Medizintechnikein Teil mit einem wichtigenMerkmal mit einer Größe von-0/+0,0005 Zoll, an dem die meistenadditiven Fertigungstechnologienscheitern. Lange Zeit wurdengroße Mengen dieser Teile nachdem Prinzip „Versuch und Irrtum“beschafft. Selbst wenn die KonstrukteureZeichnungen mit Spezifikationender kritischen Merkmalevorlegten, erfüllten die Teiledie Anforderungen nicht zuverlässig.Meist entsprachen die Teilenicht den Toleranzanforderungen.Manche wurden aufwendig nachgearbeitet,andere Teile musstenverschrottet werden. Das Unternehmenverschwendete Zeit, Geldund Material.Mit der PµSL-Technologie vonBMF wurde dieses Teil mit denkritischen Merkmalen jedes Malnach den genauen Spezifikationengedruckt. Bei BMF durchläuft jederAuftrag und jedes produzierte Teileinen Qualitätssicherungsprozessund wird von Experten geprüft, umsicherzustellen, dass es den Anforderungendes Kunden entspricht.Dieser Prozess ist ein integralerBestandteil der Zusammenarbeitund im Gesundheitswesen unerlässlich.Herstellungeiner EndoskopspitzeDas Team von Medizintechnik-Ingenieuren eines anderen Kundenbenötigte eine drei Millimeter langedistale Spitze für ein neuartiges Einweg-Endoskopfür die Endouro logie,das minimalinvasive urologischeEingriffe ermöglicht. Diese Spitzeenthält Schlüsselkomponenten wieeinen Kamerachip, eine Lichtquelleund Irrigationswege und weist einekomplexe 3D-Geometrie auf. DasUnternehmen wechselte von derMikroformung zum 3D-Druck mitBMF. Dadurch wurden lange Wartezeitenvermieden, die innovativeEntwicklung und Skalierbarkeit bisherbehindert hatten.Boston Micro Fabricationinfo@bmf3d.comwww.bmf3d.comBild 2a: Die Mikronadel-Duo (M-Duo)-Technologie vonIMcoMET enthält 3D-gedruckte Komponenten, insbesonderedie Kappen und den Deckel, der die Nadeln fixiert.Bild 2b: Schemazeichnung der Mikronadel-Duo-Technologie14 meditronic-journal 2/2025
ProduktionBild 3: Die Spitze eines Endoskopsfür die Endourologie mussverschiedene Komponentenunterbringen.Höchste Präzisionfür ElektronikbauteileAuch Steckverbinder für Elektronikbauteileerfordern 3D-Druckin höchster Präzision. Ein Beispieldafür ist die Z-Axis Connector Company,die sich auf die Herstellung vonSteckverbindern spezialisiert hat.Die innovativen und wettbewerbsfähigenSteckverbinder werden aufdie unterschiedlichsten Anforderungenzugeschnitten, von Konsumentenanwendungenin hohen Stückzahlenbis hin zu Mikro-Miniatursteckverbindern.Z-Axis ist darauf spezialisiert,Lösungen für Kunden zu finden,wenn verfügbare Optionen nicht denAnforderungen der Anwendung entsprechen,etwa wenn extrem hohePräzision und hohe Hitzebeständigkeiterforderlich sind. Die Druckervon BMF waren in der Lage, deutlichengere Toleranzen als andereDrucker mit Materialien zu erreichen,die für extrem hohe Temperaturenausgelegt sind. Damit eröffnensich neue Möglichkeiten fürkompakte, leistungsstarke Steckverbinderund Lösungen weit überden Branchenstandards.Offen für viele MaterialienSpeziell abgestimmte Materialiensind äußerst wichtig, wenn man trotzenger Toleranzen und MikromerkmaleKomponenten und Produkte mitbester Qualität und Leistung erreichenwill. In der Medizintechnik istdie Biokompatibilität wichtig. In derMikroelektronik müssen die Materialienverschiedene Anforderungender Endanwendung erfüllen. ZumBeispiel, wenn die Produkte typischerweisehohen Temperaturenausgesetzt sind oder elektrostatischableitende (ESD) Eigenschaftenerfordern, V0-Werte oder niedrigeDielektrizität aufweisen müssen.Die Drucksysteme von BMF sindoffen zur Anwendung verschiedener,eigener und fremder Materialienmit den Eigenschaften, dieder Kunde benötigt.UV-härtbare MaterialenZu den UV-härtbaren Materialengehören zahlreiche Kunststoffharze,die steif, zäh, hoch temperaturbeständig,biokompatibel, flexibel oderauch transparent sind. Zusätzlich zuzahlreichen technischen und biomedizinischenKunststoffen unterstütztdie PµSL-Technologie eineVerwendung von Hydrogelen undVerbundharzen, die Keramik- oderMetall partikel enthalten.• BIO ist ein biokompatibler Kunststoff,der für nicht-implantierbaremedizinische Anwendungengeeignet ist. BIO kann sterilisiertwerden und hat zahlreiche ISO-Biokompatibilitätstests bestanden.• AL-Keramik (Aluminiumoxid)eignet sich perfekt für Anwendungenin den Bereichen Werkzeuge,Gehäuse und medizinischeGeräte, da sie hohen Temperaturenstandhält und eine hoheFestigkeit und chemische Beständigkeitaufweist.• BMF MED powered by 3D Systemsist ein steifes, bernsteinfarbenesMaterial für Anwendungen,die Biokompatibilität, Transluzenzund/oder Wärmebeständigkeiterfordern. Es liefert Teilemit scharfen Details, die sterilisiertund bei hohen Temperaturen(über 100 °C) getestet werdenkönnen.• RG aus der Ultracur3D-Photopolymer-Produktlinievon ForwardAM ist ein haltbares technischesMaterial, das für den Druck vonfunktionalen Endverbrauchsteilenverwendet werden kann.Es ist nicht nur biokompatibel,sondern nimmt auch kein Wasserauf und eignet sich für einebreite Palette von Anwendungenwie Elektrogehäuse, medizinischeGeräte, Schnapper und funktionalePrototypen.Mit dualer Auflösungzur SerienfertigungVor kurzem konnte BMF darüberhinaus ein Drucksystem mit zweiAuflösungen ankündigen die sichim hybrid-modus kombinieren lassen.Winzige Bauteile und komplexeMerkmale werden bei 10 µmAuflösung exakt reproduziert, währendder 25µm-Modus bei kleinenTeilen, die keine ultrahohe Auflösungerfordern, höhere Druckgeschwindigkeitenzulässt. Sensationellist jedoch, dass der microArchD1025 beide Auflösungen in einerDruckschicht miteinander verbindenkann. Der microArch D1025erkennt im Hybrid-Modus selbsttätigBereiche, die 10 µm Auflösungerfordern und stellt sichdarauf ein. So werden winzigeFeatures exakt wiedergegeben,während der Aufbau insgesamtschneller abläuft.Serienfertigungdank hoher EffizienzAn vielen weiteren Stellen wurdedie Geschwindigkeit und Effizienzdes Mikrodruckers mit einem Bauraumvon 100 x 100 x 50 Millimeternverbessert. So richtet ein automatischesKalibrierungssystem diePlattform, Walze und Membran ausund verringert damit die Umrüstzeiten.Die Druckeinstellungen fürdie Walzenfrequenz und die Verzögerungszeitenkönnen automatischBild 5: Der neue 3D-Drucker microArch 1025 von BMF© BMFBild 4: Ein Steckverbinder von Z-Axisauf einer Leiterplatte, der die hohenTemperaturen in einem Lötofenüberstanden hatan Druckfläche und Materialviskositätangepasst werden. Auch dasNiveau des Harzbades wird automatischexakt eingestellt. Spachtelund Walze eliminieren Luftblasenund verkürzen die Nivellierungszeit.Die Membran muss zwischenden Aufbauten nicht entfernt oderneu installiert werden. Dies bedeutethöhere Verfügbarkeit und mehrBetriebszeit. Schließlich wird dieDruckplattform magnetisch fixiert,um die Entnahme zu erleichtern.Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungenerreichenmit dem microArch D1025 höhereGeschwindigkeit und Effizienzohne Einbußen an Präzision undGenauigkeit. ◄meditronic-journal 2/202515
