3D-Druck einer magnetischen Herzpumpe

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mit einem speziellem Verfahren ist es einem Doktoranden gelungen, eine magnetische Herzpumpe zu entwickeln. Allerdings ruft die Entwicklung nicht nur positive Stimmen hervor.

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Querschnitt des Prototyps der Herzpumpe. Gut sichtbar sind die dunkelgrauen magnetischen Komponenten, die direkt in das Filament eingearbeitet sind.
Querschnitt des Prototyps der Herzpumpe. Gut sichtbar sind die dunkelgrauen magnetischen Komponenten, die direkt in das Filament eingearbeitet sind.
(Bild: Kai von Petersdorff-Campen / ETH Zürich)

Ein Doktorrand an der ETH in Zürich hat ein Verfahren entwickelt, um magnetische Produkte per 3D-Druck herzustellen. Entstanden ist der Prototyp einer künstlichen Herzpumpe. Das Besondere ist allerdings weniger die komplexe Gestalt, sondern vielmehr die magnetischen Eigenschaften. Denn der 3D-Druck von magnetischen Produkten ist noch nicht weit entwickelt.

Doktorand Kai von Petersdorff-Campen hat mit „Embedded Magnet Printing“ ein Verfahren entwickelt, das die Magnete direkt in den Plastik druckt. Das geht so: Magnetpulver und Kunststoff werden bereits vor dem Drucken gemischt und zu Strängen, den sogenannten Filamenten, verarbeitet. Diese gelangen in den 3D-Drucker, wo sie analog zu klassischen 3D-Druckverfahren – Petersdorff-Campen wählte das sogenannte FDM-Verfahren – verarbeitet werden. Eine Düse gibt dabei die am Computer generierte Form mit seinen verschiedenen Komponenten automatisch aus. Abschließend wird das gedruckte Teil in einem externen Feld magnetisiert.

Auf die richtige Mischung kommt es an

Allerdings musste Petersdorff-Campen viele verschiedene Mischungen probieren, damit das Material flexibel für den 3D-Druck war. Denn je mehr Magnetpulver er der Granulat-Mischung zugab, desto stärker wurde zwar der magnetische Effekt, aber auch spröder das Endprodukt. Damit die Filamente durch den 3D-Drucker gepresst werden können, muss das Filament jedoch einigermaßen flexibel sein. Inzwischen hat Petersdorff-Campen, der in der Produktentwicklungsgruppe am Institut für Design, Materialien und Fabrikation bei Professor Mirko Meboldt arbeitet, das Verfahren nicht nur an der Forscherkonferenz in Washington präsentiert, sondern auch in einem Fachjournal veröffentlicht. Die Reaktionen würden unterschiedlich ausfallen.

Ein Kritikpunkt, der bemängelt wird, ist, dass die Herstellung medizinischer Geräte wegen verschiedener Zulassungsprozessen gar nicht auf 3D-Druck ausgelegt seien. Doch Petersdorff Campen wollte „lediglich das Prinzip zeigen.“ Er sei sich sicher, dass es sich lohnt, wenn Wissenschaftler und Entwickler das Verfahren weiterentwickeln.

Geeignet für Elektromotoren

Wenn womöglich auch nicht für Herzpumpen, so ist das Potenzial des 3D-Drucks von Magneten groß. Magnete sind bei weitem nicht nur in medizinischen Geräten enthalten. Sie befinden sich etwa in Elektromotoren, die beispielsweise in zahlreichen technischen Haushaltsgeräten eingebaut sind: Von der PC-Festplatte über Lautsprecher bis zur Mikrowelle. Heute werden solche magnethaltigen, geometrisch komplexen Bauteile mittels aufwändiger Spritzgussverfahren hergestellt. Der 3D-Druck könnte diesen Prozess um ein Vielfaches schneller und damit auch günstiger machen.

Bis dahin ist es noch ein weiter Weg, wie Petersdorff-Campen sagt: „In puncto Material und Verarbeitung gibt es noch viel zu verbessern.“ So bestand seine Herzpumpe zwar erste Tests und pumpte bei 1000 Rotationen 2,5 Liter pro Minute. Doch genügt dies den Anforderungen der Praxis noch nicht. „Ein solches Gerät möchte ich nicht implantiert haben.“

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