3D-Druck in der Medizin

8 Module

20 Stunden

EQF-Niveau: 5

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Lernziele

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Über den Kurs

Zielgruppe

Biomedizin- und klinische Ingenieure, Chirurgen und Mediziner, 3D-Druck Spezialisten im Gesundheitswesen, Innovationsteams in Krankenhäusern, Studierende und Akademiker in biomedizinischen Fachbereichen

Schlüsselwörter

Additive Manufacturing in Healthcare, Biomedical CAD and Segmentation, Medical 3D Printing, Patient-Specific Implants

Medizinischer 3D-Druck, Additive Fertigung im Gesundheitswesen, Biomedizinische CAD und Segmentierung, Patientenspezifische Implantate

Kurseinführung

Dieser Kurs bietet einen technischen Überblick über den 3D-Druck und seine Integration in die Arbeitsabläufe im Gesundheitswesen und in der Biomedizin. Er beschreibt den End-to-End-Prozess, beginnend mit der CAD-Modellierung zur Erstellung präziser digitaler Entwürfe für Anwendungen wie Implantate, Prothesen und chirurgische Instrumente. Die Lernenden untersuchen Segmentierungsmethoden für die Verarbeitung von Bilddaten aus CT- und MRT-Scans, die die Erstellung patientenspezifischer Modelle ermöglichen, die mit der additiven Fertigung kompatibel sind.

Der Kurs behandelt Slicing-Techniken und konzentriert sich dabei auf Schichthöhe, Füllungsdichte und Stützstrukturen, um Entwürfe für den 3D-Druck zu optimieren. Er befasst sich auch mit Nachbearbeitungsschritten, einschließlich Oberflächenveredelung, Sterilisation und Beschichtungsverfahren, um die Einhaltung funktionaler und regulatorischer Standards sicherzustellen. Zu den Hauptthemen gehört die Herstellung von implantierbaren und mit dem Patienten in Kontakt kommenden Geräten, wobei der Schwerpunkt auf der Materialauswahl, der Biokompatibilität und der Einhaltung von FDA-, MDR- und ISO-Standards liegt.

Neue Technologien wie Bioprinting, fortschrittliche Materialentwicklung und KI-gestütztes Design werden ebenso untersucht wie Anwendungen in der Großserienfertigung und der Weltraumforschung. Anhand von Fallstudien werden praktische Anwendungen veranschaulicht, darunter 3D-gedruckte Implantate, anatomische Modelle und Komponenten für Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Bauwesen.

Nach Abschluss des Kurses werden die Lernenden die technischen Aspekte der additiven Fertigung verstehen, einschließlich ihrer Herausforderungen und regulatorischen Überlegungen, sowie ihre wachsende Rolle im Gesundheitswesen und darüber hinaus. Der Kurs richtet sich an Fachleute und Studierende, die 3D-Drucktechnologien in stark regulierten und spezialisierten Bereichen anwenden möchten.

Wichtige Informationen

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Bewertung

16 Quizze

Video in Englisch – deutsche Untertitel

Lernziele

Modul 1

Kompetenz (Selbstständigkeit und Verantwortung)
- Ist in der Lage, die Prinzipien, die Geschichte und die Schlüsseltechnologien des 3D-Drucks zu beschreiben und ihre Bedeutung für Gesundheit und Pflege zu beurteilen.
Wissen
- Kennt die Entwicklung und den technologischen Fortschritt im 3D-Druck.
- Versteht die wichtigsten Anwendungen des 3D-Drucks in der Medizin, einschließlich anatomischer Modellierung, chirurgischer Instrumente und Prothetik.
Fertigkeiten
- Identifiziert wichtige Meilensteine in der Entwicklung des 3D-Drucks.
- Erläutert die Auswirkungen der additiven Fertigung auf medizinische Anwendungen.
- Bewertet die Eignung des 3D-Drucks für verschiedene medizinische Anwendungen.
- Identifizierung von Herausforderungen und Chancen bei der klinischen Einführung.

Modul 2

Kompetenz (Selbstständigkeit und Verantwortung)
- Ist in der Lage, die wichtigsten additiven Fertigungsverfahren für biomedizinische Anwendungen zu analysieren und zu vergleichen.
Wissen
- Kennt die Funktionsprinzipien, die Materialkompatibilität und die Anwendungen der additiven Fertigungsverfahren (z. B. Materialextrusion, Binder Jetting, Pulverbettfusion usw.).
- Versteht die Prozessparameter und Nachbearbeitungstechniken, die für hochwertige biomedizinische Drucke erforderlich sind.
Fertigkeiten
- Unterscheidet zwischen additiven Fertigungstechnologien auf der Grundlage ihrer Anwendungen.
- Bewertet die Vorteile und Grenzen der einzelnen Methoden im medizinischen Umfeld.
- Wählt geeignete Nachbearbeitungsmethoden aus, um 3D-gedruckte medizinische Teile zu verbessern.
- Passt die Prozessvariablen an, um die Druckqualität und Funktionalität zu optimieren.

Modul 3

Kompetenz (Selbstständigkeit und Verantwortung)
- Ist in der Lage, CAD-Modelle für biomedizinische 3D-Druckanwendungen zu erstellen und zu optimieren.
Wissen
- Kennt die Grundsätze und Arbeitsabläufe der CAD-Modellierung für den 3D-Druck.
- Versteht die allgemeinen Herausforderungen im biomedizinischen CAD-Design.
Fertigkeiten
- Entwirft CAD-Modelle für anatomische Strukturen und medizinische Geräte.
- Modifiziert CAD-Konstruktionen, um die Anforderungen an Druck und Nachbearbeitung zu erfüllen.
- Identifiziert und behebt Probleme im Zusammenhang mit Geometrie, Netzqualität und Modellintegrität.

Modul 4

Kompetenz (Selbstständigkeit und Verantwortung)
- Ist in der Lage, Slicing-Software zu konfigurieren und G-Code anzupassen, um 3D-Druckprozesse im Gesundheits- und Pflegebereich zu optimieren.
Wissen
- Kennt die Rolle des Slicings beim 3D-Druck und die wichtigsten Parameter, die die Druckqualität beeinflussen (z. B. Schichthöhe, Fülldichte, Stützstrukturen).
- Versteht G-Code-Änderungen zur Druckersteuerung und -leistung.
Fertigkeiten
- Passt die Slicing-Parameter an, um die Druckauflösung und Haltbarkeit zu verbessern.
- Behebt Druckfehler, die mit dem Schneiden zusammenhängen.
- Interpretiert und passt den G-Code für den optimierten medizinischen 3D-Druck an.
- Implementiert G-Code-Befehle zur Verbesserung von Präzision und Effizienz.

Modul 5

Kompetenz (Selbstständigkeit und Verantwortung)
- Ist in der Lage, biomedizinische Bildgebungsdaten zu verarbeiten, um genaue 3D-Modelle für patientenspezifische Anwendungen zu erstellen.
Wissen
- Kennt die Rolle der biomedizinischen Bildgebung (CT, MRI) bei der Erstellung von 3D-Modellen.
- Versteht die Herausforderungen und Fortschritte im bildbasierten 3D-Druck.
Fertigkeiten
- Verarbeitet Bilddaten zur Segmentierung und anatomischen Rekonstruktion.
- Identifiziert die wichtigsten Werkzeuge und Arbeitsabläufe für die Erstellung patientenspezifischer 3D-Modelle.
- Bewertet Segmentierungstechniken auf Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit.
- Wählt geeignete Software-Tools für Imaging-to-Print-Workflows aus.

Modul 6

Kompetenz (Selbstständigkeit und Verantwortung)
- Ist in der Lage, Nachbearbeitungstechniken anzuwenden und regulatorische Standards für 3D-gedruckte Medizinprodukte zu bewerten.
Wissen
- Kennt gängige Nachbearbeitungstechniken (z. B. Sterilisation, Oberflächenbearbeitung) für den biomedizinischen 3D-Druck.
- Kenntnis der rechtlichen Rahmenbedingungen für 3D-gedruckte Medizinprodukte
Fertigkeiten
- Auswahl und Anwendung von Nachbearbeitungsmethoden, die für medizinische Drucke geeignet sind.
- Gewährleistet, dass die Druckqualität den funktionalen und biokompatiblen Standards entspricht.
- Identifiziert die relevanten Klassifizierungen von Medizinprodukten und die Anforderungen an deren Einhaltung.
- Bewertung der regulatorischen Herausforderungen und Lösungen für Geräte mit Patientenkontakt und implantierbare Geräte.

Modul 7

Kompetenz (Selbstständigkeit und Verantwortung)
- Ist in der Lage, aktuelle und aufkommende Anwendungen des 3D-Drucks in der Gesundheits- und Pflegebranche und verwandten Branchen zu bewerten.
Wissen
- Kennt die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks in den Bereichen Gesundheit und Pflege, Bauwesen und Bildung.
- Versteht zukünftige Trends, einschließlich Bioprinting, KI-gesteuertes Design und nachhaltige Fertigung.
Fertigkeiten
- Vergleicht branchenspezifische Fortschritte in der additiven Fertigung.
- Identifiziert interdisziplinäre Möglichkeiten für 3D-Druckanwendungen.
- Bewertet das Potenzial des Bioprinting für die regenerative Medizin und die Arzneimittelprüfung.
- Bewertet die Auswirkungen von KI und neuen Materialien auf die Entwicklung des 3D-Drucks.

Ausführlichere Lernergebnisse finden Sie in den Moduleinführungen.

Modul 1. Dieses Modul bietet einen Überblick über den 3D-Druck und seine Rolle in der Medizin. Es behandelt die Geschichte, Technologien und wichtigsten Anwendungen im Gesundheitswesen, einschließlich der Operationsplanung, medizinischen Geräte und Prothesen. Die Lernenden erhalten einen Einblick in die Nutzung des 3D-Drucks zur Bewältigung klinischer Herausforderungen und zur Verbesserung der Patientenversorgung.

Lessons

Einführung 1. Einführung in den 3D-Druck 2. 3D-Druck in der Medizin Quellen

Modul 2. In diesem Modul werden die wichtigsten additiven Fertigungstechnologien untersucht, darunter Materialextrusion, Binder Jetting, Material Jetting, Powder Bed Fusion und Directed Energy Deposition. Die Lernenden werden ihre Prozesse, Materialien und Anwendungen erforschen, wobei der Schwerpunkt auf ihrer Rolle in der Industrie und im medizinischen Bereich liegt.

Lessons

Einführung 1. Additive Fertigungstechnologien 2. Materialextrusion in der additiven Fertigung 3. Binder Jetting und Material Jetting 4. Pulverbettschmelzen und direkte Energieabscheidung Quellen

Modul 3. Dieses Modul führt die Lernenden in die Grundlagen der CAD-Modellierung für den 3D-Druck in biomedizinischen Anwendungen ein. Es behandelt grundlegende Arbeitsabläufe, praktische Design Tipps und Techniken zur Optimierung von CAD-Modellen für den Einsatz im Gesundheitswesen, um Präzision, Funktionalität und Kompatibilität mit additiven Fertigungsverfahren zu gewährleisten.

Lessons

Einführung 1. CAD-Modellierungsgrundlagen für den 3D-Druck 2. CAD-Design und Zeichnungen im 3D-Druck Quellen

Modul 4. In diesem Modul werden Slicing und G-Code untersucht, wesentliche Prozesse, die eine Brücke zwischen CAD-Modellen und 3D-Druck schlagen. Die Lernenden beschäftigen sich mit Slicing-Software, Schlüssel Parametern und der Programmiersprache G-Code, um 3D-Druck-Workflows für eine präzise und effiziente Produktion in biomedizinischen Anwendungen zu optimieren.

Lessons

Einführung 1. Einführung in das Slicing für 3D-Modelle 2. G-Code für den 3D-Druck verstehen Quellen

Modul 5. Dieses Modul konzentriert sich auf die Integration von biomedizinischer Bildgebung und 3D-Druck. Die Lernenden werden untersuchen, wie Segmentierung Bildgebung Daten in patientenspezifische 3D-Modelle umwandelt und so personalisierte Gesundheitsanwendungen wie Operationsplanung, maßgeschneiderte Prothesen und fortgeschrittene Forschung ermöglicht.

Lessons

Einführung 1. Biomedizinische Bildgebung und ihre Integration mit 3D-Druck 2. Segmentierung und patientenspezifische 3D-Modelle Quellen

Modul 6. In diesem Modul werden Nachbearbeitungstechniken und die Herstellung von implantierbaren oder mit dem Patienten in Kontakt kommenden 3D-gedruckten Modellen untersucht. Zu den Themen gehören Oberflächenveredelung, Wärmebehandlungen, Sterilisation, Materialauswahl und die Einhaltung von Rechtsvorschriften, um die Sicherheit, Funktionalität und Biokompatibilität von medizinischen Komponenten zu gewährleisten.

Lessons

Einführung 1. Nachbearbeitungstechniken für 3D-gedruckte Bauteile 2. Implantierbare und patientennahe 3D-Modelle Quellen

Modul 7. In diesem Modul werden die transformativen Auswirkungen und das Zukunftspotenzial des 3D-Drucks untersucht. Zu den Themen gehören reale Anwendungen im Gesundheitswesen, im Bauwesen und bei Notfalleinsätzen sowie Fortschritte wie Bioprinting, KI-Integration, nachhaltige Materialien und Weltraumforschung. Die Lernenden erhalten Einblicke in die Innovation, die die additive Fertigung in verschiedenen Branchen vorantreibt.

Lessons

Einführung 1. Anwendungen des 3D-Drucks in der Praxis 2. Zukunftsperspektive der additiven Fertigung Quellen

Modul 8. In diesem Modul werden die transformativen Auswirkungen und das Zukunftspotenzial des 3D-Drucks untersucht. Zu den Themen gehören reale Anwendungen im Gesundheitswesen, im Bauwesen und bei Notfalleinsätzen sowie Fortschritte wie Bioprinting, KI-Integration, nachhaltige Materialien und Weltraumforschung. Die Lernenden erhalten Einblicke in die Innovation, die die additive Fertigung in verschiedenen Branchen vorantreibt.

Lessons

Einführung 1. Praktische Anwendungen des 3D-Drucks in klinischen und chirurgischen Anwendungen Quellen Kursbewertung

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