Prototal collaborated with Cerca Magnetics, a UK-based medical technology company, to manufacture lightweight, wearable helmets for magnetoencephalography (MEG) using Industrial 3D Printing. The project demonstrates how Industrial 3D Printing enables complex geometries, scalable production, and reduced time to market for advanced medical research equipment.
Cerca Magnetics entwickelt Bildgebungssysteme für das Gehirn der nächsten Generation unter Verwendung von Fortschritten in der Quantenphysik. Ihre Arbeit konzentriert sich auf die Umwandlung der traditionellen MEG-Technologie, die bisher auf große, feste und teure Geräte angewiesen war, in tragbare Systeme, die eine natürliche Bewegung während des Scannens ermöglichen. Dieser Ansatz erweitert den Zugang zu MEG-Scans, einschließlich Anwendungsfällen mit Kindern und Langzeitstudien, die mit herkömmlichen Systemen bisher nicht möglich waren.
Die Herausforderung
Herkömmliche MEG-Scanner arbeiten mit großen, starren Strukturen, die mehrere hundert Kilogramm wiegen.
Cerca benötigte eine Fertigungslösung, die diese Anforderungen erfüllen konnte:
- Hochkomplexe Geometrien, einschließlich interner Kanäle, Hinterschneidungen und Gitterstrukturen
- Leichte und dennoch robuste Komponenten für tragbare medizinische Geräte
- Mehrere Helmgrößen für Benutzer unterschiedlichen Alters
- Schnelle Entwicklungszyklen ohne die Kosten und Verzögerungen der Werkzeugherstellung
Herkömmliche Polymer-Herstellungsmethoden, wie z.B. Spritzguss, waren aufgrund der Komplexität des Designs und der Anforderungen an die Werkzeuge nicht geeignet.
Ansatz zur Herstellung
To meet these requirements, Prototal’s site in the UK manufactured the MEG helmets using Industrial 3D Printing.
Technologie- und Materialstrategie
- Industrial 3D printing for Polymer in SLS-technology, enabling complex internal geometry without support structures
- Leichtes Design, das freie Bewegung während des Scannens ermöglicht
- Werkzeuglose Produktion, Reduzierung der Vorlaufzeiten und des Entwicklungsrisikos
Das SLS-Verfahren ermöglichte es Cerca, einen herkömmlichen 500 kg schweren MEG-Scanner auf eine Reihe von tragbaren Helmen zu reduzieren, die jeweils nur etwas mehr als 1 kg wiegen, wobei die strukturelle Integrität und die funktionelle Präzision erhalten bleiben.
Produktion und Qualitätskontrolle
Prototal UK hat das Projekt über mehrere Produktionsstufen hinweg unterstützt:
- Entwurfsprüfung und Bewertung der Herstellbarkeit von CAD-Modellen
- Serienfertigung mit industriellen SLS-Systemen
- Maßliche und visuelle Qualitätskontrolle, um die Übereinstimmung mit den Anwendungsanforderungen sicherzustellen
Nach der Inspektion wurden die Helme mit dem permanenten Oberflächenfärbeverfahren von Prototal veredelt, sodass die verschiedenen Größen leicht anhand der Farbe identifiziert werden können, während die Oberflächenbeständigkeit erhalten bleibt.
Ergebnisse
Die Zusammenarbeit ermöglichte es Cerca Magnetics, eine neue Klasse von MEG-Geräten in klinische und Forschungsumgebungen zu bringen.
Zu den wichtigsten Ergebnissen gehören:
- Leichte, tragbare MEG-Helme, die Patientenbewegungen während des Scannens ermöglichen
- Mehrere Helmgrößen auf Anfrage mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt
- Wegfall der Werkzeugkosten und kürzere Markteinführungszeit
- Verbesserte Zugänglichkeit für pädiatrische und bewegungsempfindliche Studien
- Ein skalierbarer Herstellungsprozess, der sich für eine kontinuierliche Weiterentwicklung und Verfeinerung eignet
Die Zusammenarbeit zwischen Prototal und Cerca Magnetics zeigt, wie der industrielle 3D Druck neue Architekturen für medizinische Geräte ermöglichen kann, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht zu realisieren sind. Durch die Kombination der 3D Drucktechnologie SLS, kontrollierter Nachbearbeitung und kollaborativer technischer Unterstützung hat Prototal dazu beigetragen, das MEG-Scannen von einem stationären, infrastrukturlastigen System in eine tragbare Lösung für die moderne Hirnforschung zu verwandeln.
