Die richtige Mischung machts aus

Sein neu entwickeltes Verfahren nennt Petersdorff-Campen «embedded magnet printing». Zentral daran ist, dass die Magnete direkt in den Plastik eingedruckt werden. Das geht so: Magnetpulver und Kunststoff werden bereits vor dem Drucken gemischt und zu Strängen – sogenannten Filamenten – verarbeitet. Diese gelangen in den 3D-Drucker, wo sie analog zu klassischen 3D-Druckverfahren – Petersdorff-Campen wählte das so genannte FDM-Verfahren – verarbeitet werden. Eine Düse gibt dabei die am Computer generierte Form mit seinen verschiedenen Komponenten automatisch aus. Abschliessend wird das gedruckte Teil in einem externen Feld magnetisiert.

Eine der grössten Schwierigkeiten stellte die Entwicklung der Filamente dar. Denn je mehr Magnetpulver man der Granulat-Mischung zugibt, desto stärker wird zwar der Magnet, desto spröder aber auch das Endprodukt. Damit die Filamente durch den 3D-Drucker gepresst werden können, müssen sie jedoch einigermassen flexibel sein. Petersdorff-Campen ist es nun gelungen, eine Art goldener Mittelweg zu finden. «Wir haben viele verschiedene Kunststoffe und Mischungen getestet, bis die Filamente flexibel genug für den Druck waren und doch eine hohe Magnetkraft aufwiesen», sagt der Jungforscher.

Inzwischen hat Petersdorff-Campen, der in der Produktentwicklungsgruppe am Institut für Design, Materialien und Fabrikation bei Professor Mirko Meboldt arbeitet, das Verfahren nicht nur an der Forscherkonferenz in Washington präsentiert, sondern auch in einem Fachjournal veröffentlicht. Die Reaktionen würden unterschiedlich ausfallen, erzählt er. «Manche fragen bereits, wo sie das Material bestellen können.» Andere würden kritisieren, dass die Herstellung medizinischer Geräte wegen verschiedener Zulassungsprozessen gar nicht auf 3D-Druck ausgelegt seien. «Darum ging es mir aber gar nicht», betont Petersdorff Campen, «Ich wollte lediglich das Prinzip zeigen.» Er sei sich sicher, dass es sich lohnt, wenn Wissenschaftler und Entwickler das Verfahren weiterentwickeln.

Wenn womöglich auch nicht für Herzpumpen, so ist das Potenzial des 3D-Drucks von Magneten gross. Magnete sind nämlich bei weitem nicht nur in medizinischen Geräten enthalten. Sie befinden sich etwa auch in Elektromotoren, die beispielsweise in zahlreichen technischen Haushaltgeräten eingebaut sind: Von der PC-Festplatte über Lautsprecher bis zur Mikrowelle. Heute werden solche magnethaltigen, geometrisch komplexen Bauteile mittels aufwändiger Spritzgussverfahren hergestellt. Der 3D-Druck könnte diesen Prozess um ein Vielfaches schneller und damit auch günstiger machen.

Bis dahin ist es noch ein weiter Weg, wie Petersdorff-Campen sagt: «Punkto Material und Verarbeitung gibt es noch viel zu verbessern.» So bestand seine Herzpumpe zwar erste Tests und pumpte bei 1000 Rotationen 2,5 Liter pro Minute. Doch genügt dies den Anforderungen der Praxis noch nicht. «Ein solches Gerät möchte ich nicht implantiert haben.»