Saxion heeft samen met Roessingh Reavalidatie Techniek een prototype ontwikkeld van een lichtgewicht prothese van thermoplastische composieten. Naast 3D scantechnologie hebben ze ook 3D printen van kunststoffen met continue vezels ingezet. Deze 3D printtechnologie is aan Saxion ontwikkeld.

 

De ontwikkeling van de prothese en de bijbehorende 3D printtechnologie is onderdeel van het Raakproject 3D-Comp. Hieraan hebben 11 mkb-bedrijven meegedaan, waaronder revalidatiecentrum Roessingh. Doel van het project was de toepassing van 3D printen van continue vezels te onderzoeken, zodat het thermoplastisch materiaal dat vooral in de aerospace en high tech industrie wordt gebruikt, breder inzetbaar wordt voor het industriële mkb.

Minder belastend voor de patiënt

“De prothese is de eerste toepassing”, legt Thomas de Bruijn uit, onderzoeker Lichtgewicht Construeren van het lectoraat. Hiervoor worden twee 3D technieken ingezet: 3D scannen en 3D printen. De stomp van de patiënt wordt eerst gescand. Daarna worden het 3D model bewerkt, onder andere om te bepalen waar bepaalde sterktes en stijfheden nodig zijn om de belasting op te vangen. Het 3D scannen heeft volgens Thomas de Bruijn zowel voordeel voor de patiënt als voor de prothesemaker. “De huidige werkwijze is voor de patiënt belastend, omdat deze lang moet staan. Tegelijk duurt het voor de prothesemaker te kort, want hij moet snel werken om te voorkomen dat het gips voortijdig uithardt.” Ook is het met scannen gemakkelijker om na enige tijd, als de stomp veranderd is doordat de spiermassa wijzigt, een nieuwe prothese te maken.

Continue vezels printen

Uiteindelijk is bij Saxion de prothese geprint met een thermoplast met continue vezel. Dit is een materiaal dat vooral in de luchtvaartindustrie en de automobielindustrie wordt gebruikt. Deze sectoren gebruiken voor het verwerken van deze thermoplastische tapes zogenaamde tapeplacement installaties. Thomas de Buijn: “Wij hebben dat concept gekoppeld aan de 3D printtechniek. Zo hebben we een eigen printtechnologie ontwikkeld voor thermoplasten.” Deze kunnen gevuld zijn met lange glas- of koolstofvezels.

 

saxion

Saxion heeft een korte video van de 3D printer voor continue vezels online gezet. Klik op de afbeelding om naar de video te gaan.

3D geprinte thermoplastische prothese heeft vergelijkbare eigenschappen als huidige

 

Testen van de 3D geprinte prothese wijzen uit dat de mechanische eigenschappen net zo goed zijn als die van een prothese die met de huidige werkwijze wordt gemaakt. Dat is echter een tijdrovend karwei omdat er veel handenwerk aan zit. Dat verdwijnt door te scannen en 3D te printen, waardoor de kosten van de prothesekoker verlaagd worden. “Met dit project laten Saxion en Roessingh zien dat het 3D printen van thermoplatische composieten tegen betaalbare kosten mogelijk is”, zegt de onderzoeker van Saxion.

Andere toepassingen

Dat opent perspectieven voor nieuwe toepassingen van dit lichtgewicht materiaal. Tot nog toe wordt het namelijk vooral in high tech sectoren toegepast vanwege de hoge verwerkingskosten. De printtechnologie vraagt wel nog verder onderzoek voordat ze in de dagelijkse praktijk toegepast kan worden. Daartoe wil men een robot inzetten. Dat heeft als voordeel dat ook in de Z-richting geprint kan worden. De vezels kunnen dan zodanig worden gepositioneerd dat de prothese, of een ander product, lokaal verstevigd kan worden in de richting van de belasting. Hiervoor is een nieuw Raak-project aangevraagd. Hieraan nemen opnieuw mkb-bedrijven deel. Men wil onder andere de printtechnologie verder doorontwikkelen.

In het 3D-Comp project zijn in totaal 7 cases uitgewerkt. Naast de prothese hebben die onder andere betrekking op het versterken van een spuitgietproduct, een brace, het versterken van een fietsframe. Bij Saxion wordt in het FabLab Enschede ook uitgebreid geëxperimenteerd met 3D-printen.