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EP3589440A1 - Verfahren zur herstellung eines medizinischen bauteils - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines medizinischen bauteils

Info

Publication number
EP3589440A1
EP3589440A1 EP18704534.9A EP18704534A EP3589440A1 EP 3589440 A1 EP3589440 A1 EP 3589440A1 EP 18704534 A EP18704534 A EP 18704534A EP 3589440 A1 EP3589440 A1 EP 3589440A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
component
channels
walls
medical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18704534.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Herzog
Thomas Thyroff
Frank Wehrheim
Markus Lienhart
Artur Reiswich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richard Wolf GmbH
Original Assignee
Richard Wolf GmbH
CL Schutzrechtsverwaltung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richard Wolf GmbH, CL Schutzrechtsverwaltung GmbH filed Critical Richard Wolf GmbH
Publication of EP3589440A1 publication Critical patent/EP3589440A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/012—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor characterised by internal passages or accessories therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/0011—Manufacturing of endoscope parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/0021—Catheters; Hollow probes characterised by the form of the tubing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
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    • A61F2240/001—Designing or manufacturing processes
    • A61F2240/002—Designing or making customized prostheses
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    • A61M2207/00—Methods of manufacture, assembly or production
    • A61M2207/10—Device therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a medical component comprising a comprehensive channel structure at least partially in a body of an object, in particular a living being, insertable, at least one, in particular tubular, channel through which a medium and / or at least one functional element can be guided ,
  • a living, insertable medical components comprising a channel structure, which comprise at least one, in particular tubular, channel are basically known.
  • Corresponding medical components are used, for example, in the field of minimally invasive surgery, in which medical media, i. H. z. B. rinsing liquids, or functional elements, such as. B. instruments for manipulation, d. H. z. B. for removal or removal of tissue and / or instruments for the examination of tissue through the one or more channels of a respective component-side channel structure are performed.
  • an endoscope typically comprises a corresponding medical component, through the channel structure of which certain medical media or functional elements can be guided.
  • Corresponding medical components are to date typically made of individual tube or tube segments, ie in particular by connecting individual tube or tube segments produced.
  • the production of corresponding medical components is often complicated due to the small dimensions, in particular the channel structure.
  • the effort increases with the degree of complexity of the geometric-constructive shape of the respective channel structure or medical components in general; For example, medical components with a multiple, possibly branched, mutually communicating channels having channel structure only with extremely great effort in a satisfactory quality produce.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a contrast improved method for producing corresponding medical components.
  • the method described herein serves to produce an at least partially into an object, i. H.
  • the component which typically has an elongate geometrically constructive shape, also comprises a channel structure, which can also be designated as a cavity structure, or at least one of which can also be designated as a cavity
  • a respective channel typically extends between component-side openings located in the region of respective free ends of the component, a first component-side opening typically being within an object, a second component-side opening during operation of the component is typically external to the object during operation of the device.
  • the channel structure may include multiple channels.
  • the component can be used in the field of minimally invasive surgery, in which gaseous or liquid media, i. H. z. As rinsing fluids, or medical functional elements, such as. B. instruments for manipulation, d. H. z. B. for removal or removal, tissue and / or instruments for the examination of tissue through the channel or channels of the component-side channel structure are performed.
  • the component z. B. form an endoscope or a component of an endoscope.
  • the component is at least partially, in particular completely, via a powder-based additive manufacturing process, ie by successive layer-wise selective exposure and concomitant successive layer-by-layer selective solidification of building material layers from a building material solidifiable by means of an energy beam.
  • the building material is typically in powder form, ie in the form of a powder.
  • a powdered building material may, for.
  • a metal or a metal alloy in particular a CoCr alloy
  • an iron alloy preferably stainless steel
  • a plastic in particular a photopolymer or a thermoplastic polymer can be used.
  • the successive layerwise selective exposure or solidification of respective selectively to be consolidated building material layers is based on component-related Bau schemes.
  • Corresponding Bau schemes describe the geometric-constructive shape of the component to be manufactured additive and may for example include "geslicte" CAD data of the component to be manufactured additive.
  • the method can, for example, as a selective laser melting process (SLM process) or as a selective laser sintering process (SLS process ).
  • an apparatus for the additive production of three-dimensional objects by successive layer-wise selective exposure and concomitant successive layer-by-layer solidification of building material layers from a pulverulent building material which can be hardened by means of an energy beam is used for the production of the component.
  • the device may, for.
  • SLM device i. H. as a device for performing selective laser melting (SLM) processes
  • SLS device d. H. as a device for performing selective laser sintering method (SLS method) may be formed.
  • any desired channel (cross-sectional) geometries or channel structure (cross-sectional) geometries can be produced, ie the geometrical-structural design freedom of the channels or channel structures of the components is virtually unlimited.
  • you can formed by branching or branching channels, in particular (acute) angled, transitions between channels can be made simplified.
  • Undercuts, gaps and joints can be improved;
  • a reduction in the number of undercuts, columns and joints is possible.
  • a significant reduction of the steps for the production of respective components is possible, which has a positive effect on the profitability of the production of respective components.
  • the additive production of respective components also requires a number of structural advantages: for example, the components produced by addition are characterized by particular structural, in particular mechanical, and hygienic properties.
  • the components are highly integrated in functional terms; Consequently, extremely functional components can be formed.
  • a respective channel can be designed to extend at least in sections, possibly completely, in a straight line and / or at least in sections, possibly completely, in a curved manner.
  • a respective channel can therefore be designed to extend at least in sections, if appropriate completely, in a straight line and / or at least in sections, possibly completely, curved.
  • the component and thus also the channels typically have an elongated geometrical-constructive shape, so that a respective channel along its longitudinal extent differently extending channel sections, d. H. on the one hand rectilinear channel sections and on the other hand curved channel sections may have.
  • a respective channel may, in particular in the region of a free end of the component, be formed with at least one branching point in which the channel branches off into at least two channels (secondary channels).
  • a respective channel can accordingly, in particular in the region of a free end of the component, with at least one branching point, in which the channel in at least two channels branches, be formed.
  • corresponding second branches resulting from a branching of a first channel can also be formed with corresponding branching points, in which they each branch off into at least two further channels.
  • the component can accordingly comprise a different number of channels along its longitudinal extent; the number of channels before and after a corresponding branching point can thus vary in at least two channels due to corresponding branches of at least one channel.
  • a corresponding branching of a channel can, for. B. expedient for a particular output or distribution of a flowing through the channel structure medium from the component, ie, in general, be useful for the functionality of the component.
  • a respective channel can, in particular in a region lying between two free ends of the component, be formed with at least one branching point in which a channel branches into at least one further channel (side channel).
  • a respective channel can accordingly, in particular in a region lying between two free end of the component, be formed with at least one branching point in which a channel branches into at least one further channel.
  • corresponding second branches resulting from a branching of a first channel can also be formed with corresponding branching points, in which these branch in each case into at least one further channel.
  • the component may comprise a different number of channels along its longitudinal extent; the number of channels before and after a corresponding branch point may thus vary due to branching of a channel into at least two channels.
  • a corresponding branch of a channel can z.
  • a medical functional element ie, for example, a medical instrument
  • a first channel and the simultaneous supply of a medium via a branched second channel
  • a respective channel or a channel section forming part of a respective channel has a section lying in a range between 0.25 and 3 mm, in particular in a range between 0.5 and 2.5 mm Inner diameter of the channel can be formed (exceptions up and down are conceivable).
  • a respective channel has different inner diameters along the length of the channel.
  • the wall thickness of the walls delimiting a respective channel can also be in a range between 0.25 and 3 mm, in particular in a range between 0.5 and 2.5 mm (exceptions up and down are conceivable).
  • the walls defining a respective channel have different wall thicknesses along the longitudinal extent of the channel.
  • the component-side channel structure may comprise a plurality of channels.
  • the channel structure can in this case be formed with a plurality of channels communicating with one another, in particular in corresponding branching or branching points, or with a plurality of channels not communicating with one another.
  • the channel structure may therefore be formed with a plurality of channels communicating with one another, in particular in corresponding branching or branching points, or with a plurality of channels not communicating with one another.
  • the channels can z. B. be coaxially arranged or be. Consequently, viewed in cross-section, the channel structure may comprise a plurality of coaxial, ie, one another, channels.
  • a first outer diameter first or inner channel may extend within a second outer channel having a larger second outer diameter.
  • a medical functional element ie, for example, a medical instrument
  • a Medium are passed through an outer channel surrounding the inner channel, or vice versa.
  • different media to guide different media, possibly with different flow parameters, or different functional elements.
  • a first channel as a feed channel for supplying a medium and a second channel as a discharge channel for discharging a medium.
  • a plurality of channels can also be formed circumferentially spaced around a central axis of the component or be arranged adjacent thereto. It is also possible in this way to implement different functionalities of the channel structure over the entire cross section of the component; For example, a medical functional element, i. H. z. As a medical instrument, are guided by a first channel, and a medium through a first channel circumferentially adjacent second channel are guided. Of course, it is also conceivable to use different media to guide different media, possibly with different flow parameters, or different functional elements.
  • At least one measure for at least section-wise mechanical processing of the walls delimiting a respective channel of the component or its surface can be carried out.
  • the structural properties, in particular of the surfaces, of the walls bounding the respective channel can be influenced in a targeted manner in order, for example, by forming a specific surface structuring or a certain surface roughness, e.g. B. influence the flow behavior of a flowing through the respective channel medium.
  • a fluid flow which contains material from the at least one channel limiting walls materialabtragende, in particular abrasive particles are flowed through a respective channel.
  • a fluid flow containing material-removing particles By flowing through the channel with a fluid flow containing material-removing particles, the wall thickness of the walls can be reduced to a desired level or the channel cross-section can be increased to a desired level.
  • a material-removing particles As a material-removing particles z.
  • hard mineral particles (mixtures) ie in particular corundum particles (mixtures) can be used.
  • the fluid flow may be a gas or liquid flow, ie, for example, an air or water flow, which flows through the respective channel with a sufficiently high flow velocity for material removal from the walls by means of the particles.
  • a fluid flow which contains the surface of the walls bounding the at least one channel can be flowed through a respective channel.
  • a fluid flow containing smoothing particles By flowing through the channel with a fluid flow containing smoothing particles, the surface of the walls can be formed with a desired roughness.
  • a smoothing particles z. Hard glass or silica particles (blends), d. H. in particular glass bead particles (mixtures) can be used.
  • the fluid flow may in turn be a gas or liquid flow which flows through the respective channel with a flow velocity which is sufficiently high for smoothing the surface by means of the particles.
  • the surface of the at least one channel limiting walls z. B. have a surface roughness Ra below 0.9, in particular below 0.8.
  • the fluid flow is typically from channel sections or channels having a comparatively larger cross-sectional area in the direction of channel sections or channels with a comparatively smaller one Cross-sectional area is directed, and that the inlet angle of the respective fluid flow is dependent on the course of the respective channel, in a range typically between 0 and 90 ° relative to the central axis of the respective channel. In this way, particularly positive removal or smoothing results can be achieved.
  • the component may be formed with a supply portion having a supply port for supplying the respective particles containing fluid flow into the respective channel.
  • the supply in particular of the particles, can thus take place via a feeding section specially designed for this purpose.
  • the delivery section may form an inherent part of the component. After the at least one measure has been carried out, the feed section can be removed for at least section-wise mechanical processing of the walls of the component delimiting the at least channel.
  • At least one handling element on the component, in particular in the region of a free end of the component, at least one handling element, in particular a grip element for a user, or a tool element, in particular a gripper element z. B. for gripping tissue of an object to be arranged or formed or be.
  • the handling element can be fastened to the component as a separate component group (without damage or destruction) in a detachable or non-detachable manner.
  • the handling element produce additive, d. H. especially as part of the additive production of the component as an integral part of the component mitauszusenten.
  • the component can be or are formed with at least one expansion and / or compression structure enabling a section-wise stretching or compression of the component in the longitudinal direction of the component. Consequently, the component can be selectively expanded or compressed sections, which z. B. its handling, especially within an object improved.
  • Corresponding expansion and / or compression structures can, for. B. have a bellows-like or -shaped geometric-constructive shape, which in the context of additive production of the component readily train.
  • the component can be or are formed with at least one permeation structure permitting a section-wise permeation of a medium from a channel into the environment around the component.
  • the component can be used to selectively dispense a medium, i. H. z.
  • a medium i. H. z.
  • z. B. can be formed by permeable by a medium "permeation regions or openings.
  • the invention further relates to a component which comprises a channel structure comprising at least one channel, in particular a tubular channel, through which a medium and / or at least one medical functional element, in particular a tool element, can be guided.
  • the component is characterized in that it is manufactured according to a method as described. Consequently, all designs in connection with the method apply analogously to the component.
  • the invention relates to an apparatus for the additive production of three-dimensional objects by successive layer-wise selective exposure and concomitant successive layerwise selective solidification of building material layers of a powdery building material solidifiable by means of an energy beam.
  • the device is characterized in that it is set up to carry out the method as described, thus for the additive production of a corresponding component. Consequently, all designs in connection with the method also apply analogously to the device.
  • the device may, for. B. as SLM device, ie as a device for performing selective laser melting (SLM) method, or as SLS device, ie as a device for performing selective laser sintering (SLS) method, be formed.
  • SLM selective laser melting
  • SLS selective laser sintering
  • the device comprises the functional components typically required for carrying out additive construction processes. These include, in particular, a coating device which is configured to form building material layers to be selectively solidified (in the construction plane of the device), and an exposure device which is set up for selectively exposing building material layers (in the construction plane of the device) to be selectively strengthened.
  • the coating device typically comprises a plurality of components, ie, for example, a coating element comprising a coating tool, in particular a blade, and a guide device for guiding the coating element along a defined path of movement.
  • the exposure device also typically comprises a plurality of components, ie, for example, a beam generating device for generating an energy or laser beam, a beam deflecting device (scanner device) for deflecting an energy or laser beam generated by the beam generating device onto an area of a building material layer to be selectively solidified various optical elements, such.
  • a beam generating device for generating an energy or laser beam
  • a beam deflecting device scanner device
  • deflecting device for deflecting an energy or laser beam generated by the beam generating device onto an area of a building material layer to be selectively solidified various optical elements, such.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a device according to a
  • FIGS. 2 to 9 are each a schematic diagram of a medical component according to an exemplary embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a device 1 according to an embodiment.
  • the device 1 is used for the additive production of three-dimensional objects 2, ie in particular technical components or technical component groups, by successive layerwise selective exposure and associated successive layered selective solidification of building material layers of a solidifiable powdery Building material 3 by means of an energy or laser beam 4.
  • the device 1 may be formed as a laser CUSING® device, ie as a device for carrying out selective laser melting.
  • the device 1 comprises the functional components required for carrying out additive construction processes; For example, in Fig. 1, a coating means 5 and an exposure means 6 are shown.
  • the coating means 5 is designed to form building material layers to be selectively exposed or selectively solidified in a building plane of the apparatus 1.
  • the coating device 5 comprises a coater element assembly (not shown) comprising a plurality of coater elements (not shown), which is mounted so as to be movable in a horizontal direction via a guide device (not shown), as indicated by the double arrow P1.
  • the exposure device 6 is set up for the selective exposure of building material layers to be solidified in the construction plane of the device 1 and comprises for this purpose a beam generating device (not shown) which is set up to generate a laser beam 4, optionally a beam deflection device (not shown) which deflects one of the beam generating means laser beam 4 is set up to be exposed area of a selectively to be solidified building material layer, and various optical elements such.
  • a beam generating device (not shown) which is set up to generate a laser beam 4
  • a beam deflection device (not shown) which deflects one of the beam generating means laser beam 4 is set up to be exposed area of a selectively to be solidified building material layer, and various optical elements such.
  • FIG. 1 also shows a dosing module 7, a building module 8 and an overflow module 9, which are docked to a lower area of an intertisable process chamber 10 of the device 1.
  • the mentioned modules 7 - 9 can also form a lower region of the process chamber 10.
  • the device 1 shown in FIG. 1 can be used to implement a method for the additive production of a medical component 11 that can be inserted at least in sections into an object, ie in particular a human or animal being.
  • a respective component 1 1 is successively layer by layer selective exposure and associated layer-wise selective solidification of building material layers from a building material 3 solidifiable by means of an energy or laser beam 4.
  • a building material 3 z As a building material 3 z.
  • a metal or a metal alloy in particular a CoCr alloy, an iron alloy, preferably stainless steel, or a plastic, in particular a photopolymer or a thermoplastic polymer can be used.
  • the successive layerwise selective exposure or solidification of respective selectively to be consolidated building material layers is based on component-related Bau schemes. Corresponding Bauberries describe the geometrical-constructive shape of the additive to be produced component 1 1 and can, for example, "geslicte" CAD data of the additive to be produced part 1 1 include.
  • a respective component 1 1 can be used in the field of minimally invasive surgery, in which gaseous or liquid media, d. H. z. As rinsing fluids, or medical functional elements, such as. B. instruments for manipulation, d. H. z. B. for removal or removal of tissue and / or instruments for the examination of tissue through the one or more channels 13 of the component-side channel structure 12 are performed.
  • a respective component 1 1 z. B. form an endoscope or a component of an endoscope.
  • FIGS. 2-9 Embodiments of corresponding components 1 1 are shown in Figs. 2-9. With reference to FIGS. 2-9 it can be seen that the components 1 1 each have an elongated geometric-constructive shape.
  • a respective component 1 1 comprises a channel structure 12, which comprises at least one channel 13.
  • a respective channel 13 typically extends between, in particular in the region of respective free ends of a respective component 1 1 arranged or formed, component-side openings 14, 15th
  • a respective channel 13 may be designed to be rectilinear or curved can.
  • a channel 13 in the region of a free end of the component 1 1 with a branching point 16, in which the channel 13 in at least two, here three, channels 13 (secondary channels) branches, may be formed.
  • the component 1 1 accordingly comprises along its longitudinal extent a different number of channels 13; the number of channels 13 before and after a corresponding branching point 16 is thus conditioned by corresponding branches of the channel 13 in at least two channels 13 vary.
  • a perspective view (see Fig. 5) and two partially longitudinally sectioned views (see Fig. 6, 7) of a component 1 1 are shown, it can be seen that a Channel 13 in a lying between two free end of the component 1 1 area with a Y-like or -shaped branching point 17, in which a channel 13 branches into a further channel 13 (side channel) may be formed. Also, the component includes 1 1 along its longitudinal extent a different number of channels 13; the number of channels 13 before and after a corresponding branching point 17 is thus due to the branching of the channel 13 in at least two channels 13 vary.
  • a component-side channel structure 12 can comprise a plurality of channels 13.
  • the channel structure 12 may be interconnected with a plurality of, in particular corresponding branching or branching points 16, 17, communicating channels 13 are formed.
  • a channel structure 12 may also be formed with a plurality of non-communicating channels 13.
  • the channels 13 are formed coaxially arranged.
  • the channel structure 12 comprises a plurality of coaxial, d. H.
  • a first outer diameter exhibiting first or inner channel 13 extends within a second outer diameter having a larger second outer diameter 13.
  • a medical functional element i. H. z.
  • As a medical instrument are guided through the inner channel 13, and a medium are passed through an inner channel 13 surrounding the outer channel 13, or vice versa.
  • a first channel 13 as a feed channel for supplying a medium and a second channel 13 as a discharge channel for discharging a medium.
  • a plurality of channels 13 are arranged circumferentially around a central axis A of the component 11 or adjacent thereto. It is also possible in this way to implement different functionalities of the channel structure 12 over the overall cross section of the component 1 1;
  • a medical functional element ie, for example, a medical instrument
  • a medium can be guided through a second channel 13 arranged circumferentially adjacent to the first channel 13.
  • a medical functional element ie, for example, a medical instrument
  • a medium can be guided through a second channel 13 arranged circumferentially adjacent to the first channel 13.
  • the structural properties, in particular of the surfaces, of the walls bounding the respective 13 channel can be influenced in a targeted manner in order, for example by forming a specific surface structure or a certain surface roughness, eg. B. influence the flow behavior of a flowing through the respective channel medium.
  • a fluid flow which contains particles which remove material from the walls delimiting the at least one channel 13 can be flowed through a respective channel 13.
  • a fluid flow containing material-removing particles By flowing through the channel 13 with a fluid flow containing material-removing particles, the wall thickness of the walls can be reduced to a desired level or the channel cross-section can be increased to a desired level.
  • a material-removing particles As a material-removing particles z. As hard mineral particles (mixtures), d. H. in particular corundum particles (mixtures) can be used.
  • the fluid flow is a gas or liquid flow which flows through the respective channel 13 with a sufficiently high flow rate for material removal from the walls by means of the particles.
  • a fluid flow which surrounds the surface of the at least one channel 13 can be provided Contains boundary walls smoothing particles are flowed through a respective channel 13.
  • the surface of the walls can be formed with a desired roughness.
  • a smoothing particles z As hard glass or silica particles (mixtures), ie in particular glass bead particles (mixtures) can be used.
  • the fluid flow is again a gas or liquid flow which flows through the respective channel 13 with a flow velocity which is sufficiently high for smoothing the surface by means of the particles.
  • the surface of the respective channel 13 bounding walls z. B. have a surface roughness Ra below 0.9, in particular below 0.8.
  • a respective fluid flow is typically directed from channel sections or channels 13 with a comparatively larger cross-sectional area in the direction of channel sections or channels 13 with a comparatively smaller cross-sectional area.
  • the entry angle of the respective fluid flow is dependent on the course of the respective channel 13, in a range typically between 0 and 90 ° relative to the central axis A of the respective channel 13. In this way, particularly positive removal or smoothing results can be achieved.
  • the component 11 may be formed with a supply section (not shown) having a feed opening for supplying the respective particles containing fluid flow into the respective channel 13.
  • the supply in particular of the particles, can thus take place via a feeding section specially designed for this purpose.
  • the feed section can form an inherent part of the component 11, however, after the at least one measure has been carried out, at least sections of mechanical processing of the walls bounding the at least channel 13 can be removed.
  • the delivery axis of the fluid flow may be at a supply (irradiation) of the corresponding particle-containing fluid flow with respect to the tangent to the central axis A in Direction of an inner radius of the first change of direction or bend in the course of the channel 13 run.
  • At least one handling element (not shown), in particular a handle element for a user, or a tool element, in particular a gripper element z. B. for gripping tissue of an object, can be arranged or formed or can be.
  • the handling element or the tool element can be fastened as a separate (s) component group (damage or destruction-free) detachably or non-detachably on the component 1 1.
  • the handling element or the tool element to produce additive, d. H. in particular in the context of the additive production of the component 1 1 as an inherent part of the component 1 1 mitauszusenten.
  • the component 1 1 with a stretching or compression of a portion of the component 1 1 in the longitudinal direction of the component 1 1 enabling expansion and / or compression structure may be formed. Consequently, the component 1 1 sections selectively expanded or compressed, which z. B. its handling, especially within an object improved.
  • Corresponding expansion and / or compression structures can, for. B. have a bellows-like or -shaped geometrical-constructive shape, which can be readily formed in the context of additive production of the component 1 1.
  • the component 11 may be formed with at least one permeation structure (not shown) permitting a medium to be partially permeated from a channel 13 into the environment around the component 11. Consequently, the component 1 1 to a targeted delivery of a medium, ie, for example, a medically acting substance, via a corresponding permeation structure, which z. B. can be formed by permeable by a medium "permeation regions or openings.
  • a respective channel 13 or a channel section forming part of a respective channel 13 has an inner diameter lying in a range between 0.25 and 3 mm, in particular in a range between 0.5 and 2.5 mm of the channel can be formed.
  • the wall thickness of the walls defining a respective channel 13 can likewise be in a range between 0.25 and 3 mm, in particular in a range between 0.5 and 2.5 mm.
  • the walls defining a respective channel 13 have different inner diameters or different wall thicknesses along the longitudinal extent of the channel 13.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines zumindest abschnittsweise in einen Körper eines Objekts, insbesondere eines Lebewesens, einführbaren, eine wenigstens einen, insbesondere rohrartigen, Kanal (13), durch welchen ein Medium und/oder wenigstens ein Funktionselement geführt werden kann, umfassende Kanalstruktur (12) umfassenden medizinischen Bauteils (11), wobei das medizinische Bauteil (11) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, vermittels eines additiven Fertigungsverfahrens durch sukzessive schichtweise selektive Belichtung und damit einhergehende sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem vermittels eines Energiestrahls (4) verfestigbaren Baumaterial (3) hergestellt wird.

Description

BESCHRE I B U N G
Verfahren zur Herstellung eines medizinischen Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zumindest abschnittsweise in einen Körper eines Objekts, insbesondere eines Lebewesens, einführbaren, eine wenigstens einen, insbesondere rohrartigen, Kanal, durch welchen ein Medium und/oder wenigstens ein Funktionselement geführt werden kann, umfassende Kanalstruktur umfassenden medizinischen Bauteils.
In einen Körper eines Objekts, insbesondere eines Lebewesens, einführbare medizinische Bauteile, welche eine Kanalstruktur umfassen, welche wenigstens einen, insbesondere rohrartigen, Kanal umfassen, sind dem Grunde nach bekannt. Entsprechende medizinische Bauteile werden beispielsweise in dem Bereich der minimalinvasiven Chirurgie eingesetzt, in welchem medizinische Medien, d. h. z. B. Spülflüssigkeiten, oder Funktionselemente, wie z. B. Instrumente zur Manipulation, d. h. z. B. zur Entfernung bzw. Entnahme, von Gewebe und/oder Instrumente zur Untersuchung von Gewebe durch den oder die Kanäle einer jeweiligen bauteilseitigen Kanalstruktur geführt werden. Beispielsweise umfasst ein Endoskop typischerweise ein entsprechendes medizinisches Bauteil, durch dessen Kanalstruktur bestimmte medizinische Medien bzw. Funktionselemente geführt werden können.
Entsprechende medizinische Bauteile werden bis dato typischerweise aus einzelnen Rohr- bzw. Schlauchsegmenten, d. h. insbesondere durch Verbinden einzelner Rohr- bzw. Schlauchsegmente, hergestellt. Die Herstellung entsprechender medizinischer Bauteile gestaltet sich aufgrund der geringen Abmessungen, insbesondere der Kanalstruktur, oftmals aufwändig. Der Aufwand steigt dabei mit dem Grad der Komplexität der geometrisch-konstruktiven Gestalt der jeweiligen Kanalstruktur bzw. der medizinischen Bauteile im Allgemeinen; beispielsweise lassen sich medizinische Bauteile mit einer mehrere, gegebenenfalls verzweigte, miteinander kommunizierende Kanäle aufweisenden Kanalstruktur nur mit äußerst großem Aufwand in zufriedenstellender Qualität herstellen.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Herstellung entsprechender medizinischer Bauteile anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens.
Das hierin beschriebene Verfahren dient der Herstellung eines zumindest abschnittsweise in ein Objekt, d. h. insbesondere ein menschliches oder tierisches Lebewesen, einführbaren medizinischen Bauteils („Bauteil"). Das typischerweise eine länglichen geometrisch-konstruktive Gestalt aufweisende Bauteil umfasst eine auch als Hohlraumstruktur zu bezeichnende bzw. zu erachtende Kanalstruktur, welche wenigstens einen auch als Hohlraum zu bezeichnenden bzw. zu erachtenden, typischerweise länglichen, Kanal umfasst. Ein jeweiliger Kanal erstreckt sich typischerweise zwischen, insbesondere im Bereich jeweiliger freier Enden des Bauteils angeordneten oder ausgebildeten, bauteilseitigen Öffnungen; eine erste bauteilseitige Öffnung befindet sich im Betrieb des Bauteils typischerweise innerhalb eines Objekts, eine zweite bauteilseitige Öffnung befindet sich im Betrieb des Bauteils typischerweise außerhalb des Objekts. Wie sich im Weiteren ergibt, kann die Kanalstruktur mehrere Kanäle umfassen.
Das Bauteil kann in dem Bereich der minimalinvasiven Chirurgie eingesetzt werden, in welchem gasförmige oder flüssige Medien, d. h. z. B. Spülflüssigkeiten, oder medizinische Funktionselemente, wie z. B. Instrumente zur Manipulation, d. h. z. B. zur Entfernung bzw. Entnahme, von Gewebe und/oder Instrumente zur Untersuchung von Gewebe durch den oder die Kanäle der bauteilseitigen Kanalstruktur geführt werden. Konkret kann das Bauteil z. B. ein Endoskop bzw. einen Bestandteil eines Endoskops bilden.
Das Bauteil wird zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, über ein pulverbasiertes additives Fertigungsverfahren, d. h. durch sukzessive schichtweise selektive Belichtung und damit einhergehende sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem vermittels eines Energiestrahls verfestigbaren Baumaterial hergestellt. Das Baumaterial liegt typischerweise pulverförmig, d. h. in Form eines Pulvers vor. Als pulverförmiges Baumaterial kann z. B. ein Metall oder eine Metalllegierung, insbesondere eine CoCr-Legierung, eine Eisen-Legierung, bevorzugt Edelstahl, oder ein Kunststoff, insbesondere ein Photopolymer oder ein thermoplastisches Polymer, verwendet werden.
Die sukzessive schichtweise selektive Belichtung bzw. Verfestigung jeweiliger selektiv zu verfestigender Baumaterialschichten erfolgt auf Grundlage bauteilbezogener Baudaten. Entsprechende Baudaten beschreiben die geometrisch-konstruktive Gestalt des additiv herzustellenden Bauteils und können beispielsweise„geslicte" CAD-Daten des additiv herzustellenden Bauteils beinhalten. Das Verfahren kann z. B. als selektives Laserschmelzverfahren (SLM-Verfahren) oder als selektives Lasersinterverfahren (SLS-Verfahren) implementiert sein.
Zur Herstellung des Bauteils wird sonach eine Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte durch sukzessive schichtweise selektive Belichtung und damit einhergehende sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem vermittels eines Energiestrahls verfestigbaren pulverförmigen Baumaterial verwendet. Die Vorrichtung kann z. B. als SLM-Vorrichtung, d. h. als Vorrichtung zur Durchführung selektiver Laserschmelzverfahren (SLM-Verfahren), oder als SLS- Vorrichtung, d. h. als Vorrichtung zur Durchführung selektiver Lasersinterverfahren (SLS-Verfahren), ausgebildet sein.
Die additive Herstellung jeweiliger Bauteile bedingt in fertigungstechnischer Hinsicht zahlreiche Vorteile: es lassen sich grundsätzlich beliebige Kanal(querschnitts)geometrien bzw. Kanalstruktur(querschnitts)geometrien herstellen, d. h. die geometrisch-konstruktive Gestaltungsfreiheit der Kanäle bzw. der Kanalstrukturen der Bauteile sind nahezu unbegrenzt. Beispielsweise können durch auf- oder Verzweigungen von Kanälen gebildete, insbesondere (spitz)winklige, Übergänge zwischen Kanälen vereinfacht hergestellt werden. Hinterschneidungen, Spalte und Stoßstellen können verbessert werden; grundsätzlich ist auch eine Reduzierung der Anzahl von Hinterschneidungen, Spalten und Stoßstellen möglich. Weiterhin ist eine deutliche Reduzierung der Arbeitsschritte zur Herstellung jeweiliger Bauteile möglich, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit der Herstellung jeweiliger Bauteile auswirkt.
Die additive Herstellung jeweiliger Bauteile bedingt jedoch auch in struktureller Hinsicht zahlreiche Vorteile: beispielsweise zeichnen sich die additiv hergestellten Bauteile durch besondere strukturelle, insbesondere mechanische, sowie hygienischen Eigenschaften aus. Die Bauteile sind in funktioneller Hinsicht hochintegriert ausbildbar; mithin sind äußerst funktionelle Bauteile ausbildbar.
Insgesamt liegt damit ein verbessertes Verfahren zur Herstellung entsprechender Bauteile vor.
Ein jeweiliger Kanal kann zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, geradlinig und/oder zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, gebogen verlaufend ausgebildet werden. Ein jeweiliger Kanal kann sonach zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, geradlinig und/oder zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, gebogen verlaufend ausgebildet sein. Wie erwähnt, weist das Bauteil und somit auch die Kanäle typischerweise eine längliche geometrisch-konstruktive Gestalt auf, sodass ein jeweiliger Kanal entlang seiner Längserstreckung unterschiedlich verlaufende Kanalabschnitte, d. h. einerseits geradlinig verlaufende Kanalabschnitte und andererseits gebogen verlaufende Kanalabschnitte, aufweisen kann.
Ein jeweiliger Kanal kann, insbesondere im Bereich eines freien Endes des Bauteils, mit wenigstens einer Aufzweigungsstelle, in welcher sich der Kanal in wenigstens zwei Kanäle (Nebenkanäle) aufzweigt, ausgebildet werden. Ein jeweiliger Kanal kann sonach, insbesondere im Bereich eines freien Endes des Bauteils, mit wenigstens einer Aufzweigungsstelle, in welcher sich der Kanal in wenigstens zwei Kanäle aufzweigt, ausgebildet sein. Selbstverständlich können auch entsprechende aus einer Aufzweigung eines ersten Kanals resultierende zweite Kanäle mit entsprechenden Aufzweigungsstellen, in welchen diese jeweils in wenigstens zwei weitere Kanäle aufzweigen, ausgebildet werden. Das Bauteil kann demnach entlang seiner Längserstreckung eine unterschiedliche Anzahl an Kanälen umfassen; die Anzahl der Kanäle vor und nach einer entsprechenden Aufzweigungsstelle kann damit bedingt durch entsprechende Aufzweigungen wenigstens eines Kanals in wenigstens zwei Kanäle variieren. Eine entsprechende Aufzweigung eines Kanals kann z. B. zweckmäßig für eine bestimmte Ausgabe bzw. Verteilung eines durch die Kanalstruktur strömenden Mediums aus dem Bauteil, d. h. im Allgemeinen zweckmäßig für die Funktionalität des Bauteils, sein.
Ein jeweiliger Kanal kann, insbesondere in einem zwischen zwei freien Endes des Bauteils liegenden Bereich, mit wenigstens einer Verzweigungsstelle, in welcher sich ein Kanal in wenigstens einen weiteren Kanal (Seitenkanal) verzweigt, ausgebildet werden. Ein jeweiliger Kanal kann sonach, insbesondere in einem zwischen zwei freien Endes des Bauteils liegenden Bereich, mit wenigstens einer Verzweigungsstelle, in welcher sich ein Kanal in wenigstens einen weiteren Kanal verzweigt, ausgebildet sein. Selbstverständlich können auch entsprechende aus einer Verzweigung eines ersten Kanals resultierende zweite Kanäle mit entsprechenden Verzweigungsstellen, in welchen diese jeweils in wenigstens einen weiteren Kanal verzweigen, ausgebildet werden. Auch derart kann das Bauteil entlang seiner Längserstreckung eine unterschiedliche Anzahl an Kanälen umfassen; die Anzahl der Kanäle vor und nach einer entsprechenden Verzweigungsstelle kann damit bedingt durch entsprechende Verzweigung eines Kanals in wenigstens zwei Kanäle variieren. Eine entsprechende Verzweigung eines Kanals kann z. B. zweckmäßig für die Zuführung eines medizinischen Funktionselements, d. h. z. B. eines medizinischen Instruments, über einen ersten Kanal und die gleichzeitige Zuführung eines Mediums über einen verzweigten zweiten Kanal, d. h. im Allgemeinen zweckmäßig für die Funktionalität des Bauteils, sein. Hinsichtlich seiner geometrisch-konstruktiven Abmessungen gilt insbesondere, dass ein jeweiliger Kanal bzw. ein einen Bestandteil eines jeweiligen Kanals bildender Kanalabschnitt mit einem in einem Bereich zwischen 0,25 und 3mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 und 2,5 mm, liegenden Innendurchmesser des Kanals ausgebildet werden kann (Ausnahmen nach oben und unten sind denkbar). Selbstverständlich ist es möglich, dass ein jeweiliger Kanal unterschiedliche Innendurchmesser entlang der Längserstreckung des Kanals aufweist. Die Wandstärke der einen jeweiligen Kanal begrenzenden Wandungen kann ebenfalls in einem Bereich zwischen 0,25 und 3mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 und 2,5 mm, liegen (Ausnahmen nach oben und unten sind denkbar). Selbstverständlich ist es möglich, dass die einen jeweiligen Kanal begrenzenden Wandungen unterschiedliche Wandstärken entlang der Längserstreckung des Kanals aufweist.
Aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass die bauteilseitige Kanalstruktur mehrere Kanäle umfassen kann. Die Kanalstruktur kann dabei mit mehreren miteinander, insbesondere in entsprechenden Aufzweigungs- bzw. Verzweigungsstellen, kommunizierenden Kanälen ausgebildet werden oder mit mehreren nicht miteinander kommunizierenden Kanälen ausgebildet werden. Die Kanalstruktur kann sonach mit mehreren miteinander, insbesondere in entsprechenden Aufzweigungs- oder Verzweigungsstellen, kommunizierenden Kanälen ausgebildet sein oder mit mehreren nicht miteinander kommunizierenden Kanälen ausgebildet sein.
Die Kanäle können z. B. koaxial angeordnet ausgebildet werden bzw. sein. Mithin kann die Kanalstruktur querschnittlich betrachtet mehrere koaxial, d. h. ineinander verlaufende, Kanäle umfassen. Ein einen ersten Außendurchmesser aufweisender erster bzw. innerer Kanal kann innerhalb eines einen größeren zweiten Außendurchmesser aufweisenden zweiten bzw. äußeren Kanals verlaufen. Derart ist es möglich, über den Gesamtquerschnitt des Bauteils unterschiedliche Funktionalitäten der Kanalstruktur zu implementieren; beispielsweise kann ein medizinisches Funktionselement, d. h. z. B. ein medizinisches Instrument, durch einen inneren Kanal geführt werden, und ein Medium durch einen den inneren Kanal umgebenden äußeren Kanal geführt werden, oder umgekehrt. Selbstverständlich ist es auch denkbar, durch unterschiedliche Kanäle unterschiedliche Medien, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Strömungsparametern, oder unterschiedliche Funktionselemente zu führen. Insbesondere ist es denkbar, einen ersten Kanal als Zuführkanal zur Zuführung eines Mediums und einen zweiten Kanal als Abführkanal zur Abführung eines Mediums zu verwenden.
Alternativ oder ergänzend zu einer koaxialen Anordnung mehrerer Kanäle können mehrere Kanäle auch umfangsmäßig um eine Zentralachse des Bauteils beabstandet bzw. benachbart angeordnet ausgebildet werden bzw. sein. Auch derart ist es möglich, über den Gesamtquerschnitt des Bauteils unterschiedliche Funktionalitäten der Kanalstruktur zu implementieren; beispielsweise kann ein medizinisches Funktionselement, d. h. z. B. ein medizinisches Instrument, durch einen ersten Kanal geführt werden, und ein Medium durch einen dem ersten Kanal umfangsmäßig benachbart angeordneten zweiten Kanal geführt werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar, durch unterschiedliche Kanäle unterschiedliche Medien, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Strömungsparametern, oder unterschiedliche Funktionselemente zu führen.
Im Rahmen des Verfahrens, d. h. insbesondere nach Fertigstellung des additiven Bauvorgangs des Bauteils, kann wenigstens eine Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der einen jeweiligen Kanal begrenzenden Wandungen des Bauteils bzw. deren Oberfläche durchgeführt wird. Durch eine entsprechende mechanische Bearbeitung bzw. Nachbearbeitung können die strukturellen Eigenschaften, insbesondere der Oberflächen, der den jeweiligen Kanal begrenzenden Wandungen gezielt beeinflusst werden, um, etwa durch Ausbildung einer bestimmten Oberflächenstrukturierung bzw. einer bestimmten Oberflächenrauhigkeit, z. B. das Strömungsverhalten eines durch den jeweiligen Kanal strömenden Mediums zu beeinflussen.
Als eine Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der Wandstärke der einen jeweiligen Kanal begrenzenden Wandungen des Bauteils kann eine Fluidströmung, welche von den den wenigstens einen Kanal begrenzenden Wandungen materialabtragende, insbesondere abrasive, Partikel enthält, durch einen jeweiligen Kanal geströmt werden. Durch das Durchströmen des Kanals mit einer materialabtragende Partikel enthaltenden Fluidströmung kann die Wandstärke der Wandungen auf ein gewünschtes Maß verringert bzw. der Kanalquerschnitt auf ein gewünschtes Maß erhöht werden. Als materialabtragende Partikel können z. B. harte Mineralpartikel(gemische), d. h. insbesondere Korund-Partikel(gemische), verwendet werden. Bei der Fluidströmung kann es sich um eine Gas- oder Flüssigkeitsströmung, d. h. z. B. eine Luft- oder Wasserströmung, handeln, welche mit für einen Materialabtrag von den Wandungen vermittels der Partikel ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den jeweiligen Kanal strömt.
Als eine Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der Oberfläche der den jeweiligen Kanal begrenzenden Wandungen des Bauteils kann eine Fluidströmung, welche die Oberfläche der den wenigstens einen Kanal begrenzenden Wandungen glättende Partikel enthält, durch einen jeweiligen Kanal geströmt werden. Durch das Durchströmen des Kanals mit einer glättende Partikel enthaltenden Fluidströmung kann die Oberfläche der Wandungen mit einer gewünschten Rauhigkeit ausgebildet werden. Als glättende Partikel können z. B. harte Glas- oder Siliziumoxidpartikel(gemische), d. h. insbesondere Glasperlen-Partikel(gemische), verwendet werden. Bei der Fluidströmung kann es sich wiederum um eine Gas- oder Flüssigkeitsströmung handeln, welche mit für eine Glättung der Oberfläche vermittels der Partikel ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den jeweiligen Kanal strömt. Nach einer entsprechenden Glättung kann die Oberfläche der den wenigstens einen Kanal begrenzenden Wandungen z. B. eine Oberflächenrauhigkeit Ra unterhalb 0,9, insbesondere unterhalb 0,8, aufweisen.
Für alle Fälle gilt, dass die Fluidströmung typischerweise von Kanalabschnitten oder Kanälen mit einer im Vergleich größeren Querschnittsfläche in Richtung von Kanalabschnitten bzw. Kanälen mit einer im Vergleich kleineren Querschnittsfläche gerichtet wird, und dass der Eintrittswinkel der jeweiligen Fluidströmung abhängig von dem Verlauf des jeweiligen Kanals, in einem Bereich typischerweise zwischen 0 und 90° relativ zu der Zentralachse des jeweiligen Kanals liegt. Derart lassen sich besonders positive Abtrags- bzw. Glättungsergebnisse erzielen.
Das Bauteil kann mit einem eine Zuführöffnung zum Zuführen der jeweilige Partikel enthaltenden Fluidströmung in den jeweiligen Kanal aufweisenden Zuführabschnitt ausgebildet werden bzw. sein. Die Zuführung, insbesondere der Partikel, kann also über einen hierfür eigens ausgebildeten Zuführabschnitt erfolgen. Der Zuführabschnitt kann einen inhärenten Bestandteil des Bauteils bilden. Der Zuführabschnitt kann nach Durchführung der wenigstens einen Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der den wenigstens Kanal begrenzenden Wandungen des Bauteils entfernt werden.
An dem Bauteil kann, insbesondere im Bereich eines freien Endes des Bauteils, wenigstens ein Handhabungselement, insbesondere ein Griffelement für einen Benutzer, oder ein Werkzeugelement, insbesondere ein Greiferelement z. B. zum Greifen von Gewebe eines Objekts, angeordnet oder ausgebildet werden bzw. sein. Das Handhabungselement kann als gesonderte(s) Bauelementgruppe (beschädigungs- bzw. zerstörungsfrei) lösbar oder unlösbar an dem Bauteil befestigt sein. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass Handhabungselement additiv herzustellen, d. h. insbesondere im Rahmen des additiven Herstellung des Bauteils als inhärenten Bestandteil des Bauteils mitauszubilden.
Das Bauteil kann mit wenigstens einer eine abschnittsweise Dehnung oder Stauchung des Bauteils in Längsrichtung des Bauteils ermöglichenden Dehnungs- und/oder Stauchungsstruktur ausgebildet werden bzw. sein. Mithin kann das Bauteil abschnittsweise gezielt gedehnt bzw. gestaucht werden, was z. B. dessen Handhabung, insbesondere innerhalb eines Objekts, verbessert. Entsprechende Dehnungs- und/oder Stauchungsstrukturen können z. B. eine faltenbalgartige bzw. -förmige geometrisch-konstruktive Gestalt aufweisen, welche sich im Rahmen der additiven Herstellung des Bauteils ohne weiteres ausbilden lässt.
Das Bauteil kann mit wenigstens einer eine abschnittsweise Permeation eines Mediums aus einem Kanal in die Umgebung um das Bauteil ermöglichenden Permeationsstruktur ausgebildet werden bzw. sein. Mithin kann das Bauteil zu einer gezielten Abgabe eines Mediums, d. h. z. B. einer medizinisch wirkenden Substanz, über eine entsprechende Permeationsstruktur, welche z. B. durch von einem Medium „durchwanderbare" Permeationsbereiche bzw. -Öffnungen gebildet werden kann, genutzt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteil, welches eine wenigstens einen, insbesondere rohrartigen, Kanal, durch welchen ein Medium und/oder von wenigstens einem medizinischen Funktionselement, insbesondere Werkzeugelement, geführt werden kann, umfassende Kanalstruktur umfasst. Das Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass es gemäß einem wie beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Mithin gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren analog für das Bauteil.
Überdies betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte durch sukzessive schichtweise selektive Belichtung und damit einhergehende sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem vermittels eines Energiestrahls verfestigbaren pulverförmigen Baumaterial. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zur Durchführung des wie beschriebenen Verfahrens, mithin zur additiven Herstellung eines entsprechenden Bauteils eingerichtet ist. Mithin gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren auch analog für die Vorrichtung.
Die Vorrichtung kann z. B. als SLM-Vorrichtung, d. h. als Vorrichtung zur Durchführung selektiver Laserschmelzverfahren (SLM-Verfahren), oder als SLS- Vorrichtung, d. h. als Vorrichtung zur Durchführung selektiver Lasersinterverfahren (SLS-Verfahren), ausgebildet sein. Die Vorrichtung umfasst die zur Durchführung additiver Bauvorgänge typischerweise erforderlichen Funktionskomponenten. Hierzu zählen insbesondere eine Beschichtungseinrichtung, welche zur Ausbildung selektiv zu verfestigender Baumaterialschichten (in der Bauebene der Vorrichtung) eingerichtet ist, und eine Belichtungseinrichtung, welche zur selektiven Belichtung selektiv zu verfestigender Baumaterialschichten (in der Bauebene der Vorrichtung) eingerichtet ist. Die Beschichtungseinrichtung umfasst typischerweise mehrere Bestandteile, d. h. z. B. ein ein, insbesondere klingenförmiges, Beschichtungswerkzeug umfassendes Beschichtungselement sowie eine Führungseinrichtung zur Führung des Beschichtungselements entlang einer definierten Bewegungsbahn. Auch die Belichtungseinrichtung umfasst typischerweise mehrere Bestandteile, d. h. z. B. eine Strahlerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Energie- bzw. Laserstrahls, eine Strahlablenkeinrichtung (Scannereinrichtung) zur Ablenkung eines von der Strahlerzeugungseinrichtung erzeugten Energie- bzw. Laserstrahls auf einen zu belichtenden Bereich einer selektiv zu verfestigenden Baumaterialschicht sowie diverse optische Elemente, wie z. B. Linsenelemente, Objektivelemente, etc.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2 - 9 je eine Prinzipdarstellung eines medizinischen Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 1 dient der additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte 2, d. h. insbesondere technischer Bauteile bzw. technischer Bauteilgruppen, durch sukzessives schichtweises selektives Belichten und damit einhergehendes sukzessives schichtweises selektives Verfestigen von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren pulverförmigen Baumaterial 3 vermittels eines Energie- bzw. Laserstrahls 4. Die Vorrichtung 1 kann als Laser-CUSING®-Vorrichtung, d. h. als Vorrichtung zur Durchführung selektiver Laserschmelzverfahren, ausgebildet sein.
Die Vorrichtung 1 umfasst die zur Durchführung additiver Bauvorgänge erforderlichen Funktionskomponenten; in Fig. 1 ist beispielsweise eine Beschichtungseinnchtung 5 und eine Belichtungseinrichtung 6 gezeigt. Die Beschichtungseinnchtung 5 ist zur Ausbildung selektiv zu belichtender bzw. selektiv zu verfestigender Baumaterialschichten in einer Bauebene der Vorrichtung 1 eingerichtet. Die Beschichtungseinnchtung 5 umfasst eine mehrere Beschichterelemente (nicht gezeigt) umfassende Beschichterelementbaugruppe (nicht näher bezeichnet), welche über eine Führungseinrichtung (nicht gezeigt) in, wie durch den Doppelpfeil P1 angedeutet, horizontaler Richtung bewegbar gelagert ist. Die Belichtungseinrichtung 6 ist zur selektiven Belichtung selektiv zu verfestigender Baumaterialschichten in der Bauebene der Vorrichtung 1 eingerichtet und umfasst hierfür eine Strahlerzeugungseinrichtung (nicht gezeigt), welche zur Erzeugung eines Laserstrahls 4 eingerichtet ist, gegebenenfalls eine Strahlablenkeinrichtung (nicht gezeigt), welche zur Ablenkung eines von der Strahlerzeugungseinrichtung erzeugten Laserstrahls 4 auf einen zu belichtenden Bereich einer selektiv zu verfestigenden Baumaterialschicht eingerichtet ist, sowie diverse optische Elemente, wie z. B. Filterelemente, Objektivelemente, Linsenelemente, etc.
In Fig. 1 ist ferner ein Dosiermodul 7, ein Baumodul 8 und ein Überlaufmodul 9 dargestellt, welche an einen unteren Bereich einer intertisierbaren Prozesskammer 10 der Vorrichtung 1 angedockt sind. Die genannten Module 7 - 9 können auch einen unteren Bereich der Prozesskammer 10 bilden.
Mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 1 lässt sich ein Verfahren zur additiven Herstellung eines zumindest abschnittsweise in ein Objekt, d. h. insbesondere ein menschliches oder tierisches Lebewesen, einführbaren medizinischen Bauteils 1 1 implementieren. Ein jeweiliges Bauteil 1 1 wird durch sukzessive schichtweise selektive Belichtung und damit einhergehende sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem vermittels eines Energie- bzw. Laserstrahls 4 verfestigbaren Baumaterial 3 hergestellt. Als Baumaterial 3 kann z. B. ein Metall oder eine Metalllegierung, insbesondere eine CoCr-Legierung, eine Eisen-Legierung, bevorzugt Edelstahl, oder ein Kunststoff, insbesondere ein Photopolymer oder ein thermoplastisches Polymer, verwendet werden. Die sukzessive schichtweise selektive Belichtung bzw. Verfestigung jeweiliger selektiv zu verfestigender Baumaterialschichten erfolgt auf Grundlage bauteilbezogener Baudaten. Entsprechende Baudaten beschreiben die geometrisch-konstruktive Gestalt des additiv herzustellenden Bauteils 1 1 und können beispielsweise „geslicte" CAD-Daten des additiv herzustellenden Bauteils 1 1 beinhalten.
Ein jeweiliges Bauteil 1 1 kann in dem Bereich der minimalinvasiven Chirurgie eingesetzt werden, in welchem gasförmige oder flüssige Medien, d. h. z. B. Spülflüssigkeiten, oder medizinische Funktionselemente, wie z. B. Instrumente zur Manipulation, d. h. z. B. zur Entfernung bzw. Entnahme, von Gewebe und/oder Instrumente zur Untersuchung von Gewebe durch den oder die Kanäle 13 der bauteilseitigen Kanalstruktur 12 geführt werden. Konkret kann ein jeweiliges Bauteil 1 1 z. B. ein Endoskop bzw. einen Bestandteil eines Endoskops bilden.
Ausführungsbeispiele entsprechender Bauteile 1 1 sind in den Fig. 2 - 9 gezeigt. Anhand der Fig. 2 - 9 ist ersichtlich, dass die Bauteile 1 1 jeweils eine längliche geometrisch-konstruktive Gestalt aufweisen.
Ein jeweiliges Bauteil 1 1 umfasst eine Kanalstruktur 12, welche wenigstens einen Kanal 13 umfasst. Ein jeweiliger Kanal 13 erstreckt sich typischerweise zwischen, insbesondere im Bereich jeweiliger freier Enden eines jeweiligen Bauteils 1 1 angeordneten oder ausgebildeten, bauteilseitigen Öffnungen 14, 15.
Anhand der in den Fig. 2, 3, in welchen jeweils eine perspektivische Ansicht eines Bauteils 1 1 dargestellt ist, gezeigten Ausführungsbeispiele ist ersichtlich, dass ein jeweiliger Kanal 13 geradlinig bzw. gebogen verlaufend ausgebildet sein kann. Gleiches gilt für das gesamte Bauteil 1 1 , wobei jedoch allgemein anzumerken ist, dass die Grundform eines jeweiligen Kanals 13 nicht der Grundform eines jeweiligen Bauteils 1 1 entsprechen muss. Selbstverständlich sind auch Mischformen, z. B. der in den Fig. 2, 3 gezeigten Ausführungsbeispiele, möglich, sodass ein jeweiliger Kanal 13 entlang seiner Längserstreckung unterschiedlich verlaufende Kanalabschnitte, d. h. einerseits geradlinig verlaufende Kanalabschnitte und andererseits gebogen verlaufende Kanalabschnitte, aufweisen kann.
Anhand des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels, in welcher eine längsgeschnittene Ansicht eines Bauteil 1 1 dargestellt ist, ist ersichtlich, dass ein Kanal 13 im Bereich eines freien Endes des Bauteils 1 1 mit einer Aufzweigungsstelle 16, in welcher sich der Kanal 13 in wenigstens zwei, hier drei, Kanäle 13 (Nebenkanäle) aufzweigt, ausgebildet sein kann. Das Bauteil 1 1 umfasst demnach entlang seiner Längserstreckung eine unterschiedliche Anzahl an Kanälen 13; die Anzahl der Kanäle 13 vor und nach einer entsprechenden Aufzweigungsstelle 16 ist damit bedingt durch entsprechende Aufzweigungen des Kanals 13 in wenigstens zwei Kanäle 13 variieren.
Anhand des in den Fig. 5 - 7 gezeigten Ausführungsbeispiels, in welchen eine perspektivische Ansicht (vgl. Fig. 5) und zwei teilweise längsgeschnittene Ansichten (vgl. Fig. 6, 7) eines Bauteils 1 1 dargestellt sind, ist ersichtlich, dass ein Kanal 13 in einem zwischen zwei freien Endes des Bauteils 1 1 liegenden Bereich mit einer Y-artigen bzw. -förmigen Verzweigungsstelle 17, in welcher sich ein Kanal 13 in einen weiteren Kanal 13 (Seitenkanal) verzweigt, ausgebildet sein kann. Auch derart umfasst das Bauteil 1 1 entlang seiner Längserstreckung eine unterschiedliche Anzahl an Kanälen 13; die Anzahl der Kanäle 13 vor und nach einer entsprechenden Verzweigungsstelle 17 ist damit bedingt durch die Verzweigung des Kanals 13 in wenigstens zwei Kanäle 13 variieren.
Aus den in Fig. 2 - 9 gezeigten Ausführungsbeispielen ergibt sich allgemein, dass eine bauteilseitige Kanalstruktur 12 mehrere Kanäle 13 umfassen kann. Die Kanalstruktur 12 kann mit mehreren miteinander, insbesondere in entsprechenden Aufzweigungs- bzw. Verzweigungsstellen 16, 17, kommunizierenden Kanälen 13 ausgebildet werden.
Anhand der in den Fig. 8, 9 gezeigten Ausführungsbeispiele, in welchen ein Bauteil 1 1 in einer quergeschnittenen Ansicht dargestellt ist, ist ersichtlich, dass eine Kanalstruktur 12 auch mit mehreren nicht miteinander kommunizierenden Kanälen 13 ausgebildet sein kann.
In dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kanäle 13 koaxial angeordnet ausgebildet. Die Kanalstruktur 12 umfasst querschnittlich betrachtet mehrere koaxial, d. h. ineinander verlaufende, Kanäle 13. Ein einen ersten Außendurchmesser aufweisender erster bzw. innerer Kanal 13 verläuft innerhalb eines einen größeren zweiten Außendurchmesser aufweisenden zweiten bzw. äußeren Kanals 13. Derart ist es möglich, über den Gesamtquerschnitt des Bauteils 1 1 unterschiedliche Funktionalitäten der Kanalstruktur 12 zu implementieren; beispielsweise kann ein medizinisches Funktionselement, d. h. z. B. ein medizinisches Instrument, durch den inneren Kanal 13 geführt werden, und ein Medium durch einen den inneren Kanal 13 umgebenden äußeren Kanal 13 geführt werden, oder umgekehrt. Es ist auch denkbar, durch unterschiedliche Kanäle 13 unterschiedliche Medien, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Strömungsparametern, oder unterschiedliche Funktionselemente zu führen. Insbesondere ist es denkbar, einen ersten Kanal 13 als Zuführkanal zur Zuführung eines Mediums und einen zweiten Kanal 13 als Abführkanal zur Abführung eines Mediums zu verwenden.
In dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind mehrere Kanäle 13 umfangsmäßig um eine Zentralachse A des Bauteils 1 1 beabstandet bzw. benachbart angeordnet. Auch derart ist es möglich, über den Gesamtquerschnitt des Bauteils 1 1 unterschiedliche Funktionalitäten der Kanalstruktur 12 zu implementieren; beispielsweise kann ein medizinisches Funktionselement, d. h. z. B. ein medizinisches Instrument, durch einen ersten Kanal 13 geführt werden, und ein Medium durch einen dem ersten Kanal 13 umfangsmäßig benachbart angeordneten zweiten Kanal 13 geführt werden. Selbstverständlich ist es auch hier denkbar, durch unterschiedliche Kanäle 13 unterschiedliche Medien, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Strömungsparametern, oder unterschiedliche Funktionselemente zu führen.
Im Rahmen des Verfahrens, d. h. insbesondere nach Fertigstellung des additiven Bauvorgangs des Bauteils 1 1 , kann wenigstens eine Maßnahme zur mechanischen Bearbeitung der einen jeweiligen Kanal 12 begrenzenden Wandungen des Bauteils 12 bzw. deren Oberfläche durchgeführt wird. Durch eine entsprechende mechanische Bearbeitung bzw. Nachbearbeitung können die strukturellen Eigenschaften, insbesondere der Oberflächen, der den jeweiligen 13 Kanal begrenzenden Wandungen gezielt beeinflusst werden, um, etwa durch Ausbildung einer bestimmten Oberflächenstrukturierung bzw. einer bestimmten Oberflächenrauhigkeit, z. B. das Strömungsverhalten eines durch den jeweiligen Kanal strömenden Mediums zu beeinflussen.
Als eine Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der Wandstärke der einen jeweiligen Kanal 13 begrenzenden Wandungen kann eine Fluidströmung, welche von den den wenigstens einen Kanal 13 begrenzenden Wandungen materialabtragende, insbesondere abrasive, Partikel enthält, durch einen jeweiligen Kanal 13 geströmt werden. Durch das Durchströmen des Kanals 13 mit einer materialabtragende Partikel enthaltenden Fluidströmung kann die Wandstärke der Wandungen auf ein gewünschtes Maß verringert bzw. der Kanalquerschnitt auf ein gewünschtes Maß erhöht werden. Als materialabtragende Partikel können z. B. harte Mineralpartikel(gemische), d. h. insbesondere Korund-Partikel(gemische), verwendet werden. Bei der Fluidströmung handelt es sich um eine Gas- oder Flüssigkeitsströmung, welche mit für einen Materialabtrag von den Wandungen vermittels der Partikel ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den jeweiligen Kanal 13 strömt.
Als eine Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der Oberfläche der den jeweiligen Kanal 13 begrenzenden Wandungen kann eine Fluidströmung, welche die Oberfläche der den wenigstens einen Kanal 13 begrenzenden Wandungen glättende Partikel enthält, durch einen jeweiligen Kanal 13 geströmt werden. Durch das Durchströmen des Kanals 13 mit einer glättende Partikel enthaltenden Fluidströmung kann die Oberfläche der Wandungen mit einer gewünschten Rauhigkeit ausgebildet werden. Als glättende Partikel können z. B. harte Glas- oder Siliziumoxidpartikel(gemische), d. h. insbesondere Glasperlen-Partikel(gemische), verwendet werden. Bei der Fluidströmung handelt es sich wiederum um eine Gas- oder Flüssigkeitsströmung, welche mit für eine Glättung der Oberfläche vermittels der Partikel ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den jeweiligen Kanal 13 strömt. Nach einer entsprechenden Glättung kann die Oberfläche der den jeweiligen Kanal 13 begrenzenden Wandungen z. B. eine Oberflächenrauhigkeit Ra unterhalb 0,9, insbesondere unterhalb 0,8, aufweisen.
Eine jeweilige Fluidströmung ist typischerweise von Kanalabschnitten bzw. Kanälen 13 mit einer im Vergleich größeren Querschnittsfläche in Richtung von Kanalabschnitten bzw. Kanälen 13 mit einer im Vergleich kleineren Querschnittsfläche gerichtet. Der Eintrittswinkel der jeweiligen Fluidströmung liegt abhängig von dem Verlauf des jeweiligen Kanals 13, in einem Bereich typischerweise zwischen 0 und 90° relativ zu der Zentralachse A des jeweiligen Kanals 13. Derart lassen sich besonders positive Abtrags- bzw. Glättungsergebnisse erzielen.
Das Bauteil 1 1 kann mit einem eine Zuführöffnung zum Zuführen der jeweilige Partikel enthaltenden Fluidströmung in den jeweiligen Kanal 13 aufweisenden Zuführabschnitt (nicht gezeigt) ausgebildet sein. Die Zuführung, insbesondere der Partikel, kann also über einen hierfür eigens ausgebildeten Zuführabschnitt erfolgen. Der Zuführabschnitt kann einen inhärenten Bestandteil des Bauteils 1 1 bilden, jedoch kann nach Durchführung der wenigstens einen Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der den wenigstens Kanal 13 begrenzenden Wandungen entfernt werden. Die Zuführachse der Fluidströmung kann bei einem Zuführen (Einstrahlen) der entsprechende Partikel enthaltenden Fluidströmung bezogen auf die Tangente zu der Zentralachse A in Richtung eines Innenradius der ersten Richtungsänderung bzw. Biegung in dem Verlauf des Kanals 13 verlaufen.
Für alle Ausführungsbeispiel gilt, dass an dem Bauteil 1 1 , insbesondere im Bereich eines freien Endes, wenigstens ein Handhabungselement (nicht gezeigt), insbesondere ein Griffelement für einen Benutzer, oder ein Werkzeugelement, insbesondere ein Greiferelement z. B. zum Greifen von Gewebe eines Objekts, angeordnet oder ausgebildet werden bzw. sein kann. Das Handhabungselement bzw. das Werkzeugelement kann als gesonderte(s) Bauelementgruppe (beschädigungs- bzw. zerstörungsfrei) lösbar oder unlösbar an dem Bauteil 1 1 befestigt sein. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass Handhabungselement bzw. das Werkzeugelement additiv herzustellen, d. h. insbesondere im Rahmen des additiven Herstellung des Bauteils 1 1 als inhärenten Bestandteil des Bauteils 1 1 mitauszubilden.
Weiterhin gilt für alle Ausführungsbeispiele, dass das Bauteil 1 1 mit einer eine abschnittsweise Dehnung oder Stauchung des Bauteils 1 1 in Längsrichtung des Bauteils 1 1 ermöglichenden Dehnungs- und/oder Stauchungsstruktur (nicht gezeigt) ausgebildet sein kann. Mithin kann das Bauteil 1 1 abschnittsweise gezielt gedehnt bzw. gestaucht werden, was z. B. dessen Handhabung, insbesondere innerhalb eines Objekts, verbessert. Entsprechende Dehnungsund/oder Stauchungsstrukturen können z. B. eine faltenbalgartige bzw. -förmige geometrisch-konstruktive Gestalt aufweisen, welche sich im Rahmen der additiven Herstellung des Bauteils 1 1 ohne weiteres ausbilden lässt.
Für alle Ausführungsbeispiele gilt ferner, dass das Bauteil 1 1 mit wenigstens einer eine abschnittsweise Permeation eines Mediums aus einem Kanal 13 in die Umgebung um das Bauteil 1 1 ermöglichenden Permeationsstruktur (nicht gezeigt) ausgebildet sein kann. Mithin kann das Bauteil 1 1 zu einer gezielten Abgabe eines Mediums, d. h. z. B. einer medizinisch wirkenden Substanz, über eine entsprechende Permeationsstruktur, welche z. B. durch von einem Medium „durchwanderbare" Permeationsbereiche bzw. -Öffnungen gebildet werden kann, genutzt werden. Schließlich gilt für alle Ausführungsbeispiele, dass ein jeweiliger Kanal 13 bzw. ein einen Bestandteil eines jeweiligen Kanals 13 bildender Kanalabschnitt mit einem in einem Bereich zwischen 0,25 und 3mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 und 2,5 mm, liegenden Innendurchmesser des Kanals ausgebildet werden kann. Die Wandstärke der einen jeweiligen Kanal 13 begrenzenden Wandungen kann ebenfalls in einem Bereich zwischen 0,25 und 3mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 und 2,5 mm, liegen. Selbstverständlich ist es möglich, dass die einen jeweiligen Kanal 13 begrenzenden Wandungen unterschiedliche Innendurchmesser bzw. unterschiedliche Wandstärken entlang der Längserstreckung des Kanals 13 aufweisen.

Claims

PAT E N TAN S P R Ü C H E
1 . Verfahren zur Herstellung eines zumindest abschnittsweise in einen Körper eines Objekts, insbesondere eines Lebewesens, einführbaren, eine wenigstens einen, insbesondere rohrartigen, Kanal (13), durch welchen ein Medium und/oder wenigstens ein Funktionselement geführt werden kann, umfassende Kanalstruktur (12) umfassenden medizinischen Bauteils (1 1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Bauteil
(1 1 ) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, vermittels eines additiven Fertigungsverfahrens durch sukzessive schichtweise selektive Belichtung und damit einhergehende sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem vermittels eines Energiestrahls (4) verfestigbaren Baumaterial (3) hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (13) der Kanalstruktur (12) zumindest abschnittsweise geradlinig und/oder zumindest abschnittsweise gebogen verlaufend ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (13) der Kanalstruktur (13), insbesondere im Bereich eines freien Endes des Bauteils (1 1 ), mit wenigstens einer Aufzweigungsstelle (16), in welcher sich der Kanal (13) in wenigstens zwei Kanäle (13) aufzweigt, ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (13) der Kanalstruktur
(12) , insbesondere in einem zwischen zwei freien Endes des Bauteils (1 1 ) liegenden Bereich, mit wenigstens einer Verzweigungsstelle (17), in welcher sich ein Kanal (13) in wenigstens einen weiteren Kanal (13) verzweigt, ausgebildet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalstruktur (12) mit mehreren miteinander, insbesondere in Aufzweigungs- oder Verzweigungsstellen (16, 17), kommunizierenden Kanälen (13) ausgebildet wird oder mit mehreren nicht miteinander kommunizierenden Kanälen (13) ausgebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (13) koaxial angeordnet ausgebildet werden und/oder umfangsmäßig um eine Zentralachse (A) des Bauteils (1 1 ) benachbart angeordnet ausgebildet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der den wenigstens Kanal (13) begrenzenden Wandungen des Bauteils (1 1 ) durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der Wandstärke der den wenigstens Kanal (13) begrenzenden Wandungen des Bauteils (1 1 ) eine von den den wenigstens einen Kanal (13) begrenzenden Wandungen materialabtragende, insbesondere abrasive, Partikel enthaltende Fluidströmung durch den wenigstens einen Kanal (13) geströmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Maßnahme zur zumindest abschnittsweisen mechanischen Bearbeitung der Oberfläche der den wenigstens Kanal (13) begrenzenden Wandungen des Bauteils (1 1 ) eine die den wenigstens einen Kanal (13) begrenzenden Wandungen glättende Partikel enthaltende Fluidströmung durch den wenigstens einen Kanal (13) geströmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Fluidströmung von Kanalabschnitten mit einer im Vergleich größeren Querschnittsfläche in Richtung von Kanalabschnitten mit einer im Vergleich kleineren Querschnittsfläche gerichtet wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 1 ) mit einem eine Zuführöffnung zum Zuführen der Fluidströmung in den jeweiligen Kanal (13) aufweisenden Zuführabschnitt ausgebildet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bauteil (1 1 ), insbesondere im Bereich eines freien Endes des Bauteils (1 1 ), wenigstens ein Handhabungselement, insbesondere ein Griffelement, oder ein Werkzeugelement angeordnet oder ausgebildet wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens Kanal (13) mit einem in einem Bereich zwischen 0,25 und 3mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 und 2,5 mm, liegenden Innendurchmesser des Kanals (13) ausgebildet wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 1 ) mit wenigstens einer eine abschnittsweise Dehnung oder Stauchung des Bauteils (1 1 ) in Längsrichtung des Bauteils (1 1 ) ermöglichende Dehnungs- und/oder Stauchungsstruktur ausgebildet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 1 ) mit wenigstens einer eine abschnittsweise Permeation eines Mediums aus einem Kanal (13) in die Umgebung um das Bauteil (1 1 ) ermöglichende Permeationsstruktur ausgebildet wird.
16. Medizinisches Bauteil (1 1 ), welches eine wenigstens einen, insbesondere rohrartigen, Kanal (13), durch welchen ein Medium und/oder von wenigstens einem medizinischen Funktionselement, insbesondere Werkzeugelement, geführt werden kann, umfassende Kanalstruktur (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 1 ) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
17. Vorrichtung (1 ) zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte durch sukzessive schichtweise selektive Belichtung und damit einhergehende sukzessive schichtweise selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem vermittels eines Energiestrahls (4) verfestigbaren Baumaterial (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 eingerichtet ist.
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