FORTEPRO
Forschungsverbund Tissue Engineering und Rapid Prototyping
ForTePro ist ein im Frühjahr 2002 begonnener Forschungsverbund, der sich mit Tissue-Engineering und Knochenersatz befasst. FORWISS beteiligt sich in diesem Forschungsverbund im Teilprojekt RP2, das sich auf Custom-Implantate durch direkte Rapid-Prototyping Verfahren spezialisiert hat. Neben der Erforschung geeigneter Biomaterialien spielt dabei der 3D-Druck mit Hydroxylapatit eine zentrale Rolle.
Am Lehrstuhl für Feingerätebau (FGB) der TU München wird hierzu der FortBone2002 Drucker entwickelt. Die Steuerungssoftware für diesen Drucker wurde von FORWISS Passau basierend auf der objektorientierten Maschinenschnittstelle der Rapid-Prototyping Software Rapix3D implementiert. Ablaufsteuerung und die zugehörige Datenaufbereitung der triangulierten Objektdatensätze (STL- oder PLY-Format) erfolgen ebenfalls mit Rapix3D.
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| Kiefer mit Tumor | Kiefer mit Custom-Implantat |
| Im angestrebten Anwendungsfall beschreiben die zu druckenden Objektdaten typischerweise 3D-Gitterstrukturen in Form des zu ersetzenden Knochenstücks. Die hohe Komplexität dieser Datensätze von weit über einer Million Dreiecke und feine Strukturauflösung im Millimeterbereich, stellt hohe Anforderungen an Visualisierung und den Schichtdatenberechnungsprozess der eingesetzten RP-Software. Eine automatisch angestoßene Detailreduktion für komplexe Dreiecksnetze gewährleistet die flüssige interaktive Darstellung der Objekte bei Beibehaltung der wesentlichen Geometriedetails. |
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| Original, 90'000 Dreiecke (schattiert) | Reduktion, 10'000 Dreiecke (schattiert) |
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| Original, 90'000 Dreiecke (Drahtgitter) | Reduktion, 10'000 Dreiecke (Drahtgitter) |
| Beim 3D-Druck mit Hydroxylapatit verbessern ins Pulverbett eingedruckte Stützstrukturen die Geometrietreue der Ausdrucke. Hierzu steht mit dem Support3D in Rapix3D ein Werkzeug zur Verfügung, das durch benutzerdefinierbare Parameter an die speziellen räumlichen Gegebenheiten in einer Gitterstruktur angepasst werden kann. Stützstrukturen innerhalb des Gitters könnten beim Entpacken des gedruckten Objekts aus dem Bauraum nicht vom Bauteil entfernt werden. Sie dürfen in den Bauprozess nicht einfliessen und können durch geeignete Parameterwahl bereits bei der Stützenberechnung ausgeschlossen werden. |
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| Stützstruktur für Kiefer | Stützstruktur für Custom-Implantat |
| Zur Vermeidung steil nach unten gerichteter Objektflächen, die sich für den 3D-Druckprozess mit Hydroxylapatit als problematisch erwiesen haben, steht in Rapix3D ein Werkzeug zum Erkennen und Anzeigen solcher Stellen zu Verfügung. Über eine automatisierte Suche, optional mit festgehaltenem Kippwinkel, kann hier eine Minimierung anstoßen werden. |
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| kritische Unterseiten (Ausgangslage) | kritische Unterseiten (optimale Verkippung um 30 Grad) |
Weitere Informationen über ForTePro: http://www.fortepro.de/