04.07.2019

TU Wien erforscht Möglichkeit, Knochen per 3D-Druck herzustellen

Am Christian-Doppler-Labor an der Technischen Universität Wien loten Forscher die Möglichkeiten aus, Knochenersatz-Implantate per 3D-Druck herzustellen. Wir sprachen mit Stefan Baudis, Leiter des CD-Labors, über das Verfahren und über die Herausforderungen, die es noch zu lösen gilt.
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3D-Druck, Knochen, CD Labor, Stefan Baudis
(c) CD Labor - Johannes Stögerer und CD-Labor-Leiter Stefan Baudis (rechts) forschen nach Möglichkeiten um Knochen aus 3D-Druck herzustellen.

Health-Tech und die „Life Sciences“ haben in den letzten Jahren öfters Lösungen in der medizinischen Forschung aufgezeigt. Sei es ein bionischer Anzug oder eine Blutdruck-App, der Bereich schreitet rasant voran. Aktuell erforscht nun ein Team unter der Leitung von Stefan Baudis im neuen „CD-Labor für Fortschrittliche Polymere für Biomaterialien und den 3D-Druck“, wie man Knochen mittels 3D-Druck herstellen kann.

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Material für 3D-Druck gesucht

Der Grundgedanke dabei: Dem Patienten, dem durch Unfälle oder OPs Knochen im Gesicht, Kiefer und Schädel fehlen, selbige zu ersetzen. Die Schwierigkeit dabei ist, passende Materialien für den Aufbau von Knochen zu finden, die sich im 3D-Druck verarbeiten lassen. „Es gibt zwei Arten von Zellen“, erklärt Baudis im Gespräch mit dem brutkasten, „jene, die Knochen abbauen und jene, die sie aufbauen. Daher können Knochenbrüche ganz von selbst wieder verheilen.“ Die Idee daher: Ein Material zu entwickeln, das von Zellen besiedelt werden kann.

Knochengerüst innerhalb weniger Stunden

Baudis spricht in diesem Zusammenhang von einem Gerüst bzw. einer Gesamtstruktur für den Körper, die es körpereigenen Zellen erlaubt, das Material zu einem ganz normalen Knochen umzubauen. Ein beschädigtes Knochenstück ließe sich so mit modernen bildgebenden Verfahren präzise vermessen. Am Computer könnte man dann den gewünschten Knochenabschnitt genau auswählen, der 3D-Drucker würde dann innerhalb von einigen Stunden Schicht für Schicht ein Knochengerüst mit genau der richtigen Form erzeugen, das dann bei der Operation mit dem natürlichen Knochen verklebt wird.

„Implantat darf sich nicht abbauen, bevor Knochen aufgebaut ist“

Dabei gibt es jedoch noch einige Herausforderungen zu überwinden, wie der Experte weiter ausführt. Die Forscher wenden beim 3D-Druck das FDM-Verfarhen (Fused Deposition Modeling) an, bei dem ein Objekt schichtweise aufgebaut wird. Das künstlich hergestellte Knochengerüst muss sodann eine poröse Struktur haben, damit knochenaufbauende Körperzellen eindringen können und der Stofftransport funktioniert. Es muss fest, aber nicht zu spröde sein, damit es nicht sofort bricht und vom Körper in überschaubarer Zeit abgebaut werden kann. Und am Ende, wenn es durch natürlichen Knochen ersetzt wurde, soll vom Gerüst nichts mehr übrig bleiben. Außerdem sollen Partikel aus Calciumphosphat bereits im Gerüst eingebaut sein, die dann in das Knochenmaterial umgewandelt werden. „Das Implantat darf sich nicht abbauen, bevor der Körper den Knochen aufgebaut hat“, sagt Baudis.

Bioresorbierbare Keramik als Knochenersatz

Das Material muss zudem bei Raumtemperatur flüssig bleiben, bis es mit Licht der passenden Wellenlänge bestrahlt wird. Dadurch wird dann eine chemische Kettenreaktion ausgelöst, die das Material genau an den bestrahlten Stellen aushärtet (Stereolithografie). Zu diesem Zweck arbeiten die Forscher mit Lithoz, einem Technologieanbieter für 3D-Druck für Hochleistungskeramik und bioresorbierbare Keramiken,zusammen. Deren Materialien – Tricalciumphosphat und Hydroxylapatit – sind keramische Werkstoffe, die sich aufgrund ihrer osteokonduktiven und bioresorbierbaren Materialeigenschaften als Knochenersatzmaterial eignen.

„Noch in Kinderschuhen“

Zwecks klinischer Umsetzbarkeit des Vorhabens wird das Projekt von der Trauma Care Consult Traumatologische Forschung Gemeinnützige Gesellschaft (TCC) unterstützt. Und wie lange wird es dauern, bis der 3D-Druck-Knochenersatz weitläufig nutzbar wird? „Wir stecken noch in den Kinderschuhen und betreiben Grundlagenforschung“, sagt Baudis: „Das CD-Labor ist eine große Chance, an dessen Ende wir hoffen, ein Baukasten-System entwickelt zu haben, mit dem wir die Abbaugeschwindigkeit des Materials regulieren können.“


⇒ Christian Doppler Forschungsgesellschaft

 

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(v.l.n.r.): Klaus Petraschka, geschäftsführender Gesellschafter von KPPK Ziviltechniker | Caroline Palfy, Baumeisterin und Geschäftsführerin von Loud4Planet Development | Renate Meßner, CEO von SynerGIS | Birgit Kraft-Kinz, stellvertretende Obfrau von CEOs FOR FUTURE GmbH | Martin Schiefer, Gründer und Partner von Schiefer Rechtsanwälte Fotocredit: CEOs FOR FUTURE / Martin Hron

Rund 67 Milliarden Euro gibt die öffentliche Hand in Österreich laut einer Analyse des Supply Chain Intelligence Institute Austria (ASCII) jährlich für Produkte und Dienstleistungen aus. Seit die Bundesregierung am 14. Oktober gemeinsam mit staatsnahen Unternehmen wie ÖBB, APG, Post und Verbund die „Made in Europe“-Deklaration unterzeichnet hat, sollen bei der Vergabe europäische Wertschöpfung, Versorgungssicherheit, Qualität und Lebenszykluskosten stärker zählen. Bis Jahresende soll ein Aktionsplan für strategische Beschaffung vorliegen.

Parallel dazu läuft in Brüssel die größte Reform des Vergaberechts seit Jahrzehnten. Wie beides zusammenpasst, war Thema eines Hintergrundgesprächs der Plattform CEOs for Future mit Schiefer Rechtsanwälte, KPPK Ziviltechniker, SynerGIS und Loud4Planet Development am 22. Oktober.

Aus drei Richtlinien wird eine Verordnung

Am 9. September 2026 hat die Europäische Kommission ihren Vorschlag für einen „Public Procurement Act“ vorgelegt. Die drei bestehenden Vergaberichtlinien sollen durch eine unmittelbar geltende Verordnung ersetzt werden, mit einfacheren Verfahren, einem gemeinsamen digitalen Vergabe-Ökosystem, dem Bestangebotsprinzip als Standard und einer stärkeren Ausrichtung auf Innovation, Nachhaltigkeit und Resilienz. Die Verordnung soll zwei Jahre nach ihrem Inkrafttreten gelten.

Martin Schiefer, Gründer und Partner von Schiefer Rechtsanwälte, hält die inhaltliche Richtung des Vorschlags für richtig, beim Zeitplan ist er skeptisch. Die Kommission wolle das Verfahren bis Ende 2027 abschließen, das sei sehr optimistisch gedacht. Mit der zweijährigen Übergangsfrist rechnet er frühestens 2030 mit neuen europäischen Regeln, und selbst das hält er für unsicher: Der Vorschlag sehe einen europäischen Datenraum für Beschaffung und einen zentralen elektronischen Eignungsnachweis vor, bei dem offen sei, wer die Verantwortung für die Aktualität der Daten trage. Das sei in dieser Zeit kaum umsetzbar.

Schwellenwerte seit 1995 nicht angepasst

Der zentrale Streitpunkt aus Schiefers Sicht sind die Schwellenwerte, ab denen europaweit ausgeschrieben werden muss. Sie liegen seit 1. Jänner 2026 EU-weit bei 5.404.000 Euro für Bauaufträge und 216.000 Euro für Liefer- und Dienstleistungsaufträge von Ländern, Gemeinden und den meisten anderen öffentlichen Auftraggebern, für Bundesstellen sind es 140.000 Euro. Zwar werden die Werte alle zwei Jahre an Wechselkurse angepasst, eine Anpassung an die Inflation gab es aber nie. Faktisch seien sie seit 1995 nicht indexiert worden, so Schiefer. Die Folge sei Aufwand ohne Nutzen: Bauprojekte im einstelligen Millionenbereich würden mit großem Aufwand europaweit ausgeschrieben, am Ende böten fast nur österreichische Unternehmen an.

Schiefer fordert deshalb eine Anhebung auf 15 Millionen Euro im Bau und mindestens vier bis fünf Millionen Euro bei Liefer- und Dienstleistungen. Die Kommission lehne das bisher ab und verweise auf das Government Procurement Agreement (GPA) der Welthandelsorganisation, in dem die Schwellenwerte festgelegt sind. Schiefer will das Thema trotzdem in die Verhandlungen bringen und sieht darin eine Tauschmasse: Die Mitgliedstaaten könnten der Verordnung zustimmen und im Gegenzug höhere Schwellenwerte erhalten.

Nicht auf Brüssel warten

Regionale Wertschöpfung lasse sich schon heute über nationale Spielräume steuern, auf die europäische Initiative müsse niemand warten, ist Schiefer überzeugt. „Als Pioniere der Buy-European-Bewegung arbeiten wir seit Jahren auf diesen Moment hin. Vergaberecht ist Zukunftsrecht. Schon heute erleichtern Losvergaben KMU den Zugang, das Bestbieterprinzip berücksichtigt Qualität und Wertschöpfung vor Ort“, sagt Schiefer. Als Beispiele nennt er den 2026 mit seiner Kanzlei erarbeiteten Vergabeleitfaden der WKO Steiermark und den Leitfaden „Rot-Weiß-Rote Vergaben“ der Gewerkschaft BAU-HOLZ (GBH).

Zugleich warnt Schiefer vor Überdehnung: „Made in Europe“ dürfe nicht die Wettbewerbsfähigkeit kosten. Bei Rohstoffen, seltenen Erden und KI spiele Europa derzeit keine relevante Rolle, und Photovoltaik aus China brauche man für die Klimawandelanpassung. Es gelte, eine Balance zwischen Wettbewerbsfähigkeit und Resilienz zu halten.

Das Ende des Billigstbieters

Einig war sich die Runde, dass der reine Preisfokus der öffentlichen Hand teuer kommt. Gebäude müssten über ihre Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten gerechnet werden, nicht über eine Legislaturperiode, so Schiefer. Viele Beschaffer hätten Angst vor dem Rechnungshof, weil sich ein Preis leichter rechtfertigen lasse als ein Preis plus Qualität.

Caroline Palfy, Baumeisterin und Geschäftsführerin von Loud4Planet Development, sieht das ähnlich: „Das muss sich lohnen: Bei öffentlichen Vergaben soll der Bestbieter zum Zug kommen, nicht der Billigstbieter. Dafür braucht es bundesweit einheitliche, transparente und verbindliche Maßstäbe.“

Wie hoch der Aufwand für kleine Anbieter ist, zeigt die Planungsbranche: Bei offenen Verfahren investieren oft 30 bis 40 Architektur- und Ingenieurteams mehrere tausend Stunden. „Gezielte Direktvergaben entlasten Planungsbüros spürbar“, erklärt Klaus Petraschka, geschäftsführender Gesellschafter von KPPK Ziviltechniker. Renate Messner, CEO von SynerGIS, sieht in Daten den Schlüssel, um Herkunft und Lebenszykluskosten bewertbar zu machen: „Auch im Vergabeverfahren wird Datenqualität zunehmend zum echten Wettbewerbsfaktor.“

Für CEOs for Future ist der angekündigte Aktionsplan die Gelegenheit, das Bekenntnis der Deklaration in konkrete Vergaben zu übersetzen. „Rund 67 Milliarden Euro an öffentlichen Aufträgen sind ein starker Hebel für den Neubau. Als starke Stimme aus der Wirtschaft wollen wir ihn nutzen – für einen fossilfreien, ressourcenschonenden und erfolgreichen Standort. Unser Credo: Gemeinsam ins Tun kommen!“, sagt Birgit Kraft-Kinz, stellvertretende Obfrau der Plattform.

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