Der verschwindende Kostenaufschlag der additiven Fertigung: Was ein Jahrzehnt der Produktion enthüllt hat

September, 2025 | Lesedauer: 5 min

Im Jahr 2015 kam ein neues 3D-gedrucktes Hüftimplantat auf den medizinischen Markt - nicht als Ersatz für alle Patienten, sondern als gezielte Lösung für Fälle, in denen die Knochenqualität beeinträchtigt war. Das Implantat mit einem hochporösen Titangitter, das aus tatsächlichen Knochenscans abgeleitet wurde, bot im Vergleich zu herkömmlichen Designs eine außergewöhnliche Osseointegration. Damals galt die additive Fertigung (AM) noch als eine aufstrebende Technologie, die oft mit hohen Kosten und Nischenanwendungen verbunden war. Doch 10 Jahre später ist das gleiche Implantat zu einer gängigen Option geworden, die bei Standardverfahren eingesetzt wird und auf die Chirurgen und Krankenhäuser gleichermaßen vertrauen.

Der Wandel von Spezialprodukten zu einem Standardangebot spiegelt die allgemeine Entwicklung von AM selbst wider. Im Gegensatz zu traditionellen Fertigungstechnologien, bei denen sich Prozesse und Wirtschaftlichkeit eher stabilisieren, bleibt AM dynamisch. Die zugrundeliegende Technologie - in diesem Fall die Metall-Laser-Direktverfestigung(DMLS) - wird ständig verbessert, ebenso wie die Fähigkeit der Hersteller, Geschwindigkeit, Qualität und Kosteneffizienz zu optimieren. Das Ergebnis: eine kontinuierliche Senkung der Kosten pro Teil, die die Grenzen dessen, was für die Serienproduktion als machbar gilt, neu definiert.

Von der Spezialität zum Standard

Die 3D-gedruckten Implantate, die aufgrund ihrer fortschrittlichen Knochenintegrationseigenschaften zunächst als Premiumprodukt positioniert wurden, boten einen erheblichen funktionellen Vorteil. Ihre additiv gefertigte Gitterstruktur entspricht der Geometrie des Knochens und fördert die Fusion, die innerhalb weniger Wochen beginnt und die Festigkeit des natürlichen Knochens imitieren kann. Im Gegensatz dazu erzeugen thermisch gespritzte Beschichtungen, die auf konventionell bearbeitete Teile aufgetragen werden - und die bei vielen Implantaten immer noch üblich sind - zwar Porosität, verfügen aber nicht über die strukturelle Kontinuität und biologische Leistungsfähigkeit von AM-basierten Designs.

Trotz dieser Vorteile war die Herstellung von AM-Implantaten in der Regel durch die Kosten begrenzt. Doch mit der Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie von der ersten Generation der Ein-Laser-Systeme zu fortschrittlicheren Plattformen wie der heutigen EOS M 290 mit zwei Lasern und der zunehmenden Erfahrung der Hersteller mit dem Aufbau, den Support-Strategien, der Pulverhandhabung und den Nachbearbeitungsabläufen begannen die Kosten deutlich zu sinken. Auch ohne Umstellung auf Multilasersysteme trugen Verbesserungen bei Durchsatz, Teilequalität und Ausschussreduzierung dazu bei, die Wirtschaftlichkeit deutlich zu verbessern.

Fertigungsgewinne über das Implantat hinaus

Eine der Hauptstärken von AM ist die Fähigkeit, hochkomplexe Geometrien in einem einzigen Arbeitsgang herzustellen, wodurch viele der arbeitsintensiven Schritte, die bei herkömmlichen Methoden erforderlich sind, entfallen. Die poröse Außenhülle und der feste strukturelle Kern des Implantats werden zusammen gedruckt und bilden eine monolithische Komponente. Dadurch entfällt das Risiko von Delaminationen, das bei geschichteten oder beschichteten Implantaten häufig auftritt, und es wird eine langfristige Haltbarkeit gewährleistet.

Auch die Reproduzierbarkeit und die Qualitätskontrolle wurden erheblich verbessert. Während das thermische Spritzen uneinheitlich und auf mikrostruktureller Ebene schwer zu überwachen sein kann, ermöglicht DMLS eine präzise Kontrolle der Porengröße, der Verteilung und der gesamten Teilegeometrie. Es wird erwartet, dass AM-Teile, die heute gedruckt werden, mit denen, die in einigen Jahren produziert werden, identisch sind, unabhängig vom Maschinenbediener - dank der strengen Prozesskontrolle und der validierten Parametersätze.

Darüber hinaus ist der Arbeitsaufwand bei AM stetig gesunken. Der unbeaufsichtigte Charakter des DMLS-3D-Drucks ermöglicht es den Herstellern, ihre Produktion zu skalieren, ohne dass ein proportionaler Anstieg menschlicher Eingriffe erforderlich ist. Mit einer durchdachten Optimierung der Nachbearbeitungsschritte wie Wärmebehandlung, Pulverentfernung und Ablösen der Halterung wird AM mit der Zeit sogar noch kosteneffektiver.

Die wirtschaftliche Verschiebung

Die wachsende Akzeptanz dieses einstmals spezialisierten Implantats unterstreicht eine zentrale Lektion für alle Hersteller, die AM für die Produktion erforschen: Der Kostenaufschlag ist flüchtig und typisch für die frühe Phase der Einführung vieler Technologien. Tatsächlich ist er oft nur vorübergehend, insbesondere wenn das Produkt technische und leistungsbezogene Vorteile bietet, die die anfänglichen Kostenherausforderungen überwiegen. Als die AM-produzierten Implantate an Zugkraft gewannen, begannen Krankenhäuser, sie zu standardisieren, um die Komplexität der Lagerhaltung zu reduzieren. Die Chirurgen haben sich auch immer mehr damit angefreundet, die 3D-gedruckte Option für Standardverfahren zu wählen, da sie wissen, dass sie gut funktioniert und jetzt auch preislich konkurrenzfähig ist.

All diese kumulativen Veränderungen führen zu einer kontinuierlichen Verbesserung: In der Maschinenfähigkeit, in der Prozessentwicklung und in der Benutzererfahrung. Auch wenn AM-Prozesse immer noch höhere Anfangsinvestitionen oder eine längere Lernkurve als herkömmliche Methoden mit sich bringen, kann sich dies auszahlen. In vielen Fällen wird das, was als High-End-Lösung beginnt, zur Standardwahl, da die Kosten- und Produktionsbarrieren wegfallen.

Blick in die Zukunft

Die additive Fertigung ist keine Einheitslösung, die für alle passt. In der Tat enthalten viele AM-fähige Baugruppen immer noch konventionell gefertigte Komponenten, wo es angebracht ist. Aber für die richtigen Anwendungen - insbesondere solche mit komplexer Geometrie, biologisch inspiriertem Design oder leistungsrelevanter Integration - bietet AM ein Wertversprechen, das mit der Zeit immer stärker wird.

Ein Jahrzehnt AM hat gezeigt, dass sich zukunftsorientiertes Denken auszahlt. Wenn Produktteams die wahrscheinlichen Kosten- und Effizienzverbesserungen einkalkulieren, die AM im Laufe der Zeit bringen kann, öffnet dies die Tür zu Lösungen, die nicht in der Nische bleiben müssen. Stattdessen kann mit der richtigen Strategie das Spezialteil von heute zum Standard von morgen werden.

Lesen Sie in unserer neuen Fallstudie mehr über die 3D-gedruckten Implantate, die bei den beiden Hüftoperationen von Everlee DeWall, einer langjährigen EOS-Mitarbeiterin, eingesetzt wurden.