AM versnelt medtech innovatie in Brainport Eindhoven

Additive Manufacturing belangrijke maaktechnologie voor Brabantse hightech bedrijven

Brainportregio is de thuishaven van fijnmechanische bedrijven en hightech toeleveranciers. De dichtheid van verspanende bedrijven is waarschijnlijk nergens in Nederland hoger dan in Zuidoost Brabant. De regio telt echter ook bedrijven voor wie 3D metaalprinten een kerntechnologie is, soms zelfs de reden van bestaan. Een ‘lab-on-a-chip’, een tussenwervelschijf of een ultradun raster voor in een röntgenapparaat. Ze worden alle drie in de Brainportregio geproduceerd. Met Additive Manufacturing (AM).

Het internationale Dunlee verkoopt medische componenten voor beeldvormingssystemen zoals CT-scanners, MRI-scanners en röntgenapparaten. Het hoofdkantoor van Dunlee zit in Hamburg; in de vestiging in Best worden onder andere roosters (antiscattergrid) voor beeldvormingssystemen geproduceerd, het anti-verstrooiingsrooster in een CT-scanner dat de hoeveelheid straling beperkt die in een radiografische belichting de film, ofwel detector, bereikt. Dunlee heeft samen met EOS de technologie om wolfraam te 3D printen sinds 2007 onderzocht en ontwikkeld en beschikt nu in Best over het grootste 3D printerpark in de wereld voor dit materiaal. “Normaal gesproken worden die van lood en of molybdeenplaten gemaakt”, zegt Jan Grage, Product & Business Development Manager 3D Printing bij Dunlee. “Maar het beste materiaal blijkt wolfraam te zijn. Vanwege de dichtheid van het materiaal, kan het de straling het best absorberen in vergelijking met andere metalen.”

Bij Dunlee in Best staat het grootste 3D printerpark voor wolfraam ter wereld.

Waarom 3D printen?

Dunlee ontwikkelde een techniek waarmee je het dunne materiaal heel precies kunt printen. “Het grote voordeel is dat wij onze klanten alle ontwerpvrijheid kunnen bieden en we wanden kunnen printen die dunner zijn dan eierschalen.” In 2014 kwam de doorbraak en sindsdien produceert het bedrijf op grote schaal 3D geprinte antiscattergrids. Vanaf 2018 komen er steeds meer printers bij. “Onze vestiging in Best heeft nu meerdere machines tot ver in de dubbele cijfers. Die draaien 24 uur per dag en 7 dagen per week.” Het gebruik van 3D printen voor componenten neemt volgens hem exponentieel toe, alhoewel er nog een lange weg te gaan is. Grage merkt dat er een grote markt is voor 3D geprint zuiver wolfraam en dat steeds meer bedrijven “zich open stellen om samen met ons de mogelijkheden te onderzoeken”.

Zo komen de implantaten bij FMI Additive uit de 3D metaalprinter. Nabewerking is een cruciale stap in het proces.

Orthopedische implantaten

FMI Additive, onderdeel van toeleveringsbedrijf FMI, is eveneens actief in de medische industrie, maar dan met de productie van orthopedische implantaten en instrumenten. Denk aan tussenwervelschijven voor in een ruggenwervel, heupimplantaten en toepassingen voor in de knie. Tienduizenden implantaten 3D printte FMI Additive inmiddels voor klanten in Europa en Amerika. “Onze producten voldoen volledig aan de in Europa en Amerika geldende kwaliteitseisen”, zegt Jelle ten Kate, Team Lead Additive Manufacturing bij FMI. FMI heeft samen met enkele andere bedrijven uit de regio ervaring opgedaan binnen Addlab en heeft van daaruit besloten om zelf te investeren in 3D metaalprinttechnologie. Jelle ten Kate: “We zagen de potentie ervan. De eerste 3D printer stond uiteindelijk aan de basis van het succes van vandaag.” Het scala van 3D printen is enorm breed, zegt Ten Kate. Hij vindt het grootste voordeel van 3D printen dat er hele complexe vormen mee te maken zijn. Een geprinte tussenwervelschijf heeft door de open structuur dezelfde mechanische eigenschappen als bot, legt hij uit. “Daardoor kan een implantaat heel goed in je lichaam groeien.” Bij 3D printen is de afwerking heel belangrijk. Om het oppervlak glad te krijgen of een precieze afmeting, moet het nog gedraaid of gefreesd worden en de 3D geprinte delen reinigen is een cruciale stap, zegt Ten Kate. “Ook die technieken hebben wij in huis.” Het metaalbewerkingsbedrijf FMI ziet 3D printen als een sterk groeiende productietak. Het bedrijf heeft vestigingen in Nederland en Duitsland en onder meer ASML en Philips als klant. “Frezen, draaien zijn bekende technieken”, zegt Jelle ten Kate. Die technieken blijven belangrijk, “ik zie 3D als een extra bewerkingstechnologie.”

Lab-on-a-chip dankzij laserprinten

De Eindhovense start-up Keiron zoekt de toepassing van 3D printen in een andere sector binnen de medische industrie. Keiron wil de door Holst Centre gevalideerde laser printtechnologie voor labon-a-chip verder ontwikkelen en op de markt brengen. Vorig jaar september is de start-up begonnen als onderdeel van het HighTechXL programma, dat bedrijven bouwt rondom bestaande en nog te ontwikkelen ‘deep-tech’. Keiron gebruikt 3D laserprinten om functionaliteiten in een microfluïdische chip te integreren. Met die chips kun je op micrometerschaal vloeistoffen en gassen bestuderen. “Wij ontwikkelen een methode die betaalbaar en flexibel is en op te schalen”, zegt mede-oprichter Jimmy Sy-A-Chin. Op een lege chip zitten allemaal minikanaaltjes. Die kanaaltjes zijn verbonden met een punt waar vloeistoffen bij elkaar komen. Een laser print als het ware functionaliteiten over de teststraatjes op de chip. “Zo zorg je dat je controle houdt op de doorloop van de vloeistoffen. Dat is de basis van wat we een lab-on-a-chip noemen.” Je kunt er bijvoorbeeld bloed doorheen laten lopen, wat in de chip weer reageert op bijvoorbeeld een diabetestest. “Deze lab-on-a-chip technologie kan enorm veel tijd in het ziekenhuis schelen”, gaat Sy-A-Chin verder. Nu moeten bloedwaardes in een lab worden getest. “Dat kan soms drie dagen duren.” Sy-A-Chin denkt daarom dat binnen de gezondheidszorg de eerste toepassingen van de chip in de laboratoria van ziekenhuizen zullen zijn. Maar zijn ideaalbeeld is dat mensen straks ook thuis hun bloed kunnen testen.

2025 machines klaar

Tien jaar lang werkte Holst Centre aan de technologie. Keiron ontwikkelt de machine die de microfluïdische chips kan maken. Met subsidies van onder meer de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en een samen met Holst Centre aangevraagde subsidie bij Metropool Regio Eindhoven (MRE) wil de start-up een eerste machine bouwen. Om te laten zien dat het werkt, zegt Sy-A-Chin. “We hebben een tijdlijn uitgezet waarin we onze machines voor massaproductie in 2025 naar de markt willen brengen.”