Implantate, die mit Hilfe der computergesteuerten Operationsplanung und des 3D-Drucks gefertigt werden, erschliessen neue Möglichkeiten bei der Versorgung von Patienten mit Knochendefekten. Die Herstellung von patientenindividuellen 3D-gedruckten Platten zur Fixierung von Frakturen könnte bald am Ort der Behandlung (Point-of-Care) erfolgen. Mit jedem Jahr schreiten die additive Fertigung (AM) und die Digitalisierung voran und ermöglichen einen rationellen Arbeitsablauf bei der Planung, Optimierung, Herstellung und Validierung von 3D-gedruckten personalisierten Medizinprodukten. Während dieses Prozesses am Point-of-Care wird der Chirurg direkt in das Designverfahren einbezogen und die Krankenhäuser, die Hunderte von unbenutzten Standardimplantaten lagern, werden entlastet.
Finite-Elemente (FE) Analysen, ein Werkzeug zur rechnerischen Modellierung, ermöglichen die Simulation von Implantat-Knochen-Modellen, die biomechanischen Kräften ausgesetzt sind. Mit dieser Technologie kann die patientenindividuelle Implantatstabilität in einem Modell analysiert werden. Unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften des additiv gefertigten Werkstoffs können patientenspezifische Implantate mit von der Natur inspirierten Optimierungsalgorithmen so optimiert werden, dass sie den physiologischen Kräften standhalten. Die Optimierung des Implantatprofils könnte zudem einen minimalinvasiven Eingriff und einen verbesserten Heilungsprozess ermöglichen. Um schließlich die für die Zulassung erforderlichen biomechanischen, prä- und klinischen Versuche zu reduzieren, ermöglichen validierte FE-Analysen die schnelle rechnerische Prüfung von Implantaten "in silico", bevor sie eingesetzt werden, um dem Patienten letztlich eine neue und verbesserte, sichere und wirksame Behandlungsoption zu bieten.
In diesem Projekt steht das Thema «intelligentes» Design stark im Zentrum, vor allem unter der Berücksichtigung von der patientenspezifischen Biomechanik und den Materialeigenschaften additiv gefertigter Werkstoffe. Grundlegend wird das Konzept des semi-automatischen Designs und der additiven Fertigung von Titanimplantaten für Unterkieferwinkelbrüche am Point-of-Care wird untersucht.