IT Lehre

3D-Druck

Der 3D-Druck spielt schon seit vielen Jahren eine wichtige Rolle in Industrie, Forschung und Lehre. Von der schnellen Prototypenentwicklung bis hin zur Entwicklung komplexer biologischer Strukturen ermöglicht er es WissenschaftlerInnen innovative Lösungen für verschiedenste Anwendungsgebiete zu entwickeln. Besonders in der medizinischen Forschung spielt der 3D-Druck eine zentrale Rolle – für die Anfertigung patientenspezifischer Modelle, die Entwicklung neuer Implantate oder die Herstellung von Bauteilen für Laborgeräte und Experimentierplattformen.

Für die Lehre an der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg eröffnet der 3D-Druck völlig neue Möglichkeiten: Studierende können anatomische Nachbildungen und Simulationen nutzen, um sich praxisnah auf ihre spätere Tätigkeit vorzubereiten. Durch die anschauliche Visualisierung anatomischer Strukturen und die Möglichkeit, patientenindividuelle Modelle zu erstellen, wird die Erprobung von Operationstechniken, welche normalerweise nur am Patienten ausschließlich von sehr erfahrenen Ärzten durchgeführt werden können, aktiv unterstützt.

Diese Website gibt eine Übersicht der 3D-Drucktechnolgie verschiedener Institute des Universitäts- und Forschungscampus Heidelbergs. Sie ermöglicht es Studierenden, Forschenden und Lehrenden verfügbare Geräte und Kompetenzen zu finden um zukünftige Kooperationen in Forschung und Lehre zu vereinfachen.

Projekte

Millionenförderung: Individueller 3D-Druck für Patienten in der Mund-, Kiefer und Gesichtschirurgie

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert aktuell das Projekt "Optimierte klinische Point-of-Care Patientenversorgung durch individualisierte Implantate mittels 3D-Drucktechnologie" (ADDIFEM) an der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie des Universitätsklinikums Heidelberg (UKHD) mit rund 1,2 Millionen Euro. Ziel ist es, mithilfe der 3D-Drucktechnologie individualisierte Implantate direkt in der Klinik am Point of Care herzustellen und so eine schnellere, effizientere und präzisere patientenspezifische Versorgung zu ermöglichen. Zu diesem Zweck arbeitet das UKHD mit einem Industriepartner zusammen.

ADDIFEM

Wahlfachtrackt Moderne Chirurgie

Im Zuge des Wahlfachtrackts Moderne Chirurgie erlernen Medizinstudierende beispielsweise minimalinvasive Operationstechniken an patientenindividuellen Modellen von Herzklappen. Zur Erstellung dieser Modelle werden am Computer Gussformen berechnet und aus wasserlöslichem PVA 3D-gedruckt. In diese Gussform wird ein mit gewebeverstärktes Silikon eingebracht. Die Studierenden können an diesen Klappen verschiedene herzchirurgische und katheterinterventionelle Verfahren trainieren.

Wahlfachtrackts

3D-Drucktechnologien

Fused Deposition Modeling (FDM)

Fused Deposition Modeling (FDM) ist ein 3D-Druckverfahren, bei dem ein thermoplastischer Kunststoff schichtweise aufgetragen wird, um ein dreidimensionales Objekt zu erzeugen. Dazu wird das Material in Filamentform durch eine beheizte Düse extrudiert und präzise auf einer Bauplattform abgelegt. Dieses Verfahren ist besonders kosteneffizient, einfach zu handhaben und eignet sich für Prototypen, funktionale Bauteile und Modelle. Die Druckqualität hängt von Faktoren wie Schichthöhe, Druckgeschwindigkeit und Materialwahl ab. FDM ist weit verbreitet in Industrie, Forschung und Bildung, da es eine schnelle und flexible Herstellung von Objekten ermöglicht.

Stereolithografie (SLA)

Stereolithografie (SLA) ist ein 3D-Druckverfahren, bei dem flüssiges Harz (Resin) mithilfe eines UV-Lasers oder einer Lichtquelle schichtweise ausgehärtet wird. Dieses Verfahren ermöglicht eine besonders hohe Druckauflösung und detailreiche Oberflächen, weshalb es ideal für präzise Modelle, Prototypen und medizinische Anwendungen ist. Nach dem Druck müssen die Bauteile gereinigt und in einem zusätzlichen Aushärtungsschritt (Post-Curing) weitergehärtet werden. SLA-Drucker verwenden spezielle Kunstharze, die je nach Anwendung unterschiedliche mechanische und optische Eigenschaften aufweisen. Aufgrund der hohen Genauigkeit und Materialvielfalt wird SLA häufig in der Zahnmedizin, Medizintechnik und im Designbereich eingesetzt.

Polyjet Printing

PolyJet-3D-Druck ist ein hochauflösendes Verfahren, bei dem flüssige Photopolymer-Tröpfchen schichtweise auf eine Bauplattform aufgetragen und sofort mit UV-Licht ausgehärtet werden. Es ermöglicht den Druck von äußerst feinen Details, glatten Oberflächen und sogar mehrfarbigen sowie multimaterialfähigen Objekten. Durch die Kombination unterschiedlicher Materialien können Bauteile mit variabler Flexibilität, Transparenz oder mechanischen Eigenschaften erzeugt werden. Nach dem Druck müssen Stützstrukturen entfernt und die Objekte gereinigt werden. PolyJet wird häufig in der Medizin, Produktentwicklung und Prototypenfertigung eingesetzt, wo höchste Präzision und Materialvielfalt gefordert sind.

3D-Bioprinting

Bioprinting ist ein neuartiges 3D-Druckverfahren, bei dem lebende Zellen und biomaterialhaltige Tinten schichtweise aufgetragen werden, um gewebeähnliche Strukturen zu erzeugen. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von künstlichen Geweben für die medizinische Forschung, Medikamententests und potenziell sogar für Transplantationen. Durch den präzisen Zellauftrag können komplexe Strukturen wie Haut, Knorpel oder organähnliche Modelle gedruckt werden. Die verwendeten Biomaterialien müssen biokompatibel sein, um das Zellwachstum und die Gewebereifung zu unterstützen. Bioprinting ist ein vielversprechender Bereich der regenerativen Medizin und könnte in Zukunft eine entscheidende Rolle in der personalisierten Medizin spielen