Anwendung von Polymilchsäure (PLA)-Pulver im SLS-3D-Druck

Die Lasersintertechnologie (SLS) zeichnet sich durch Vorteile wie hohe Präzision, stützfreies Drucken und vielseitige Materialauswahl aus und hat sich in verschiedenen Bereichen zu einer der am weitesten verbreiteten Fertigungstechnologien entwickelt. Zu den wichtigsten Polymermaterialien für den SLS-Druck zählen Nylon und seine Verbundwerkstoffe, TPU, PPS, PEEK und PP. Im Vergleich zu Metallen und Keramiken bieten Polymere Vorteile wie niedrigere Formgebungstemperaturen, geringere Laserleistung beim Sintern und höhere Präzision. Die Vielfalt der Polymertypen und -eigenschaften sowie die Anwendung verschiedener Modifizierungstechniken verstärken diese Vorteile im SLS-3D-Druck zusätzlich.

Da sich der Fokus des 3D-Drucks zunehmend von der Prototypenentwicklung hin zur Herstellung von Endprodukten verlagert und die Serienproduktion an Bedeutung gewinnt, bergen Polymerpulverwerkstoffe ein großes Entwicklungspotenzial.

Im Bereich des SLS-3D-Drucks ermöglicht Polylactid (PLA) die Herstellung präziser, individueller Geometrien für das Thermoformen und Formpressen. Dank seiner Eigenschaften ist der Druckprozess mit PLA-Pulver sicher und ungiftig. Beim Gießen entstehen weder Rauch noch giftige Gase, was ihn umweltfreundlicher und CO₂-ärmer macht. Zudem weist PLA-Pulver eine niedrigere Schmelztemperatur auf, was den Energieverbrauch senkt.

Objektiv betrachtet bieten 3D-Druckmaterialien aus Polylactid (PLA)-Pulver zwar Vorteile, ihre Anwendung in bestimmten Fachbereichen ist jedoch noch begrenzt. Als Polymer mit guter Biokompatibilität und biologischer Abbaubarkeit kann PLA-Pulver diese Nachteile jedoch ausgleichen und seine Vorteile in medizinischen Anwendungen unterstreichen.

Abbildung | Polymilchsäurepulver aus Shenzhen

Polymilchsäure (PLA)-Monomere enthalten ein einzelnes chirales Atom, wodurch Polymere mit verschiedenen Stereokonfigurationen entstehen, beispielsweise Poly-L-Milchsäure (PLLA), Poly-D-Milchsäure (PDLA) und Poly-racemische Milchsäure (PDLLA). Durch die Kombination von PLA-Pulvern unterschiedlicher Zusammensetzung mit der SLS-Technologie lassen sich Produkte mit verschiedenen Eigenschaften, wie beispielsweise variierenden Abbauzyklen, herstellen. PLLA und PDLA bilden durch Kokristallisation Stereokomposite mit höheren Schmelzpunkten, besserer Hitzebeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit.

1. Kundenspezifische medizinische Geräte und Ausrüstungen

Das SLS-Verfahren eignet sich zur Herstellung von Medizinprodukten und -geräten wie chirurgischen Instrumenten und Prothesen. Da komplexe Geometrien in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt werden können, lassen sich mit dieser Technologie personalisierte Produkte herstellen, die auf die Bedürfnisse einzelner Patienten zugeschnitten sind und ihnen so mehr Anpassungsfähigkeit und Komfort bieten.

2. Bionische Gewebe- und Organmodelle

Die SLS-Technologie ermöglicht die Herstellung biomimetischer Gewebe- und Organmodelle für die medizinische Forschung, Lehre und Operationsplanung. Diese Modelle können Ärzten ein intuitiveres Verständnis des Krankheitsbildes ihrer Patienten vermitteln und die Operationsplanung sowie das Training unterstützen.

3. Forschung an biomedizinischen Materialien

Neben der direkten Herstellung von Medizinprodukten kann SLS auch für die Forschung und Entwicklung biomedizinischer Materialien eingesetzt werden. Mit der SLS-Technologie lassen sich Biomaterialien mit spezifischen Strukturen und Eigenschaften für Anwendungen wie Tissue Engineering und Wirkstofffreisetzung herstellen.

Shenzhen Jusheng ist derzeit in der Lage, PCL-, PLLA- und PDLA-Homopolymere sowie Copolymere wie PDLLA, PLGA und PLCL im Kilogramm-Maßstab herzustellen. Das Unternehmen beherrscht die Polymerisationstechnologie für hochmolekulares PLLA (Intrinsische Viskosität 4,0 dL/g) und PCL (Intrinsische Viskosität 2,0 dL/g) und kann Polymerisationen mit unterschiedlichen Copolymerisationsverhältnissen und Endgruppenstrukturen durchführen. Darüber hinaus setzt das Unternehmen eine einzigartige Reinigungstechnologie ein, um die technischen Eigenschaften seiner Produkte weiter zu verbessern und sicherzustellen, dass sie die Anforderungen der Norm YY/T 0661-2017 für implantierbare Polylactid-Produkte sowie die Anforderungen der Chinesischen Pharmakopöe an pharmazeutische Polymerhilfsstoffe erfüllen.

Durch Forschung im Bereich der Herstellung von Emulsionströpfchen mittels Mikrosphären konnte Shenzhen Jusheng Emulsionströpfchen mit kontrollierbarer und einheitlicher Partikelgröße herstellen. Im Rahmen der Forschung zu Tröpfchenverfestigungsprozessen wurden leere Mikrosphären aus PLLA, PCL und PLGA mit glatten Oberflächen, hoher Sphärizität und einem kontrollierbaren D50-Wert im Bereich von 10–100 μm hergestellt. Ein spezielles Partikelgrößenklassifizierungsverfahren verringert die Partikelgrößenverteilung zusätzlich und erreicht einen Span-Wert unter 0,7.