Miriam Haerst vor dem von ihr entwickelten 3D-Drucker.

TUM Alumna Miriam Haerst hat gemeinsam mit ihren Gründerkollegen einen 3D-Drucker entwickelt, der es ermöglicht, Kunststofff-Implantate und chirurgische Hilfsmittel passgenau herzustellen (Bild: Alexander Gerner/TUM).

Junge Talente

Gründerin Miriam Haerst

„Um wirklich kreativ zu sein, muss man abseits der bewährten Methoden denken“

21. Okt 2021 |

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Schon als Schülerin arbeitete Miriam Haerst leidenschaftlich gerne handwerklich und half ihrem Vater in der Hobbywerkstatt. Der Spaß am Ausprobieren und Ideenfinden hat sie weit gebracht: vom Diplom zur Promotion und schließlich zur Gründung eines eigenen Unternehmens. Ihre Innovation ist ein 3D-Drucker, der individuelle Knochenimplantate aus Kunststoff herstellen kann.

In ihrer Schulzeit hatte Miriam Haerst mehr Bastelbücher als alles andere im Schrank. Und schon im Gymnasium zeigte sich ihr Faible für naturwissenschaftliche Themen. Die logischen Prozesse in der Welt sind das, was sie bis heute am meisten fasziniert. Ihre Diplomarbeit an der TUM schrieb sie im Bereich der Kunststoffverarbeitung über Silikonelastomere. Dabei stand sie selbst an der Spritzgießmaschine, fertigte Probekörper und untersuchte das Ergebnis danach mechanisch. Die Tätigkeit an der Maschine, das Tüfteln an Bauteilen, die Konstruktion von Werkzeugen und Probekörpern, das physische Anschauen der Ergebnisse – bei all dem war Miriam Haerst voll in ihrem Element und dabei kamen ihr die besten Ideen. „Es ist wahrscheinlich Teil meiner Persönlichkeit, dass ich mich nicht bis ins letzte Detail in der Simulation aufhängen kann, sondern dass ich ziemlich schnell ins Ausprobieren kommen muss“, erzählt die junge Ingenieurin.

Dabei hatte sie sich ein naturwissenschaftliches Studium – und vor allem eine Promotion – lange Zeit schwer vorstellen können. Zu theoretisch, zu wenig anwendungsbezogen stellte sie es sich vor. Trotzdem besuchte sie ein Jahr vor ihrem Abitur die Herbstuni an der TUM. Das ist ein Angebot speziell für Schülerinnen, bei dem diese in verschiedenen Kursen beispielsweise einen Roboter programmieren oder Brücken bauen und sich dabei mit Mechanik, Fachwerk und Krafteinleitung beschäftigen. Direkt in die Praxis springen zu können und theoretische Konzepte in der Anwendung zu testen, das gefiel Miriam Haerst und überzeugte sie davon, sich für das Fach Maschinenwesen an der TUM einzuschreiben.

KNOCHEN AUS DEM 3-D-DRUCKER

Heute ist sie Geschäftsführerin ihres eigenen Unternehmens und hat gemeinsam mit ihren Gründerkollegen – alle vier ebenfalls TUM Alumni – einen 3-D-Drucker entwickelt, der es ermöglicht, Kunststoff-Implantate und chirurgische Hilfsmittel passgenau herzustellen. Der 3-D-Drucker namens Kumovis R1 hat etwa die Dimensionen eines großen Kühlschranks und kann bis zu 250 Grad Celsius an Hitze erzeugen. Gemeinsam mit Krankenhäusern und Medizinprodukteherstellern produziert das Start-up Implantate aus Hochleistungspolymeren, indem der 3-D-Drucker das Material Schicht für Schicht aufträgt. Einsatzbereich der Implantate können Schädel- und Gesichtsknochen sein, aber auch ein gedruckter Bandscheibenersatz ist denkbar.

Gründerin Miriam Harst blickt in den Innenraum des 3-D-Druckers von Kumovis, in dem gerade ein Knochenimplantat hergestellt wird.

„Es ist wahrscheinlich Teil meiner Persönlichkeit, dass ich mich nicht bis ins letzte Detail in der Simulation aufhängen kann, sondern dass ich ziemlich schnell ins Ausprobieren kommen muss.“
Miriam Haerst
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Eine echte Innovation auf dem Markt. „Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden geht das mit unserer Verfahrensweise zeitsparend und verhältnismäßig günstig“, sagt Miriam Haerst. Bisher müssen individuelle Implantate, wie beispielsweise Schädelimplantate, entweder vom Chirurgen im OP händisch geformt oder bei Medizintechnikunternehmen nach Maß aus einem Kunststoffblock herausgefräst werden. „Die erste Methode ist vor allem vom Können des Chirurgen abhängig, die zweite Methode liefert qualitativ hochwertige Ergebnisse, dauert aber häufig bis zu sechs Wochen und ist sehr teuer“, erklärt Miriam Haerst. Mit der Technologie von Kumovis können Implantate innerhalb von 48 Stunden eingesetzt werden. Der Druck könnte sogar auch direkt vor Ort im Krankenhaus stattfinden. Aufgrund der geringeren Kosten steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Patienten individuell passende Implantate erhalten.

UNKONVENTIONELL DENKEN

Wenn Sie heute über ihre Zeit an der TUM spricht, betont sie, wie sehr ihr das freie Denken am Lehrstuhl für Medizintechnik gefallen hätte. „Wir haben die Möglichkeit bekommen, in alle möglichen Richtungen zu denken, Ideen zu entwickeln und direkt zu testen“, erzählt sie. Auch die Grundlagen für die Technologie ihres 3-D-Druckers entstanden im Rahmen eines Projektseminars während ihrer Promotion.

Der 3-D-Drucker namens Kumovis R1 hat etwa die Dimensionen eines großen Kühlschranks und kann bis zu 250 Grad Celsius an Hitze erzeugen. Er produziert Implantate aus Hochleistungspolymeren, indem der 3-D-Drucker das Material Schicht für Schicht aufträgt (Bild: Alexander Gerner/TUM).

Während seiner Entwicklung mussten sich die junge Ingenieurin und ihre Mitgründer immer wieder neuen Schwierigkeiten stellen. Ein gutes Beispiel hierfür ist die Innovation rund um das Temperaturmanagement des 3-D-Druckers: „Um ein Produkt zu erzeugen, das den mechanischen Ansprüchen eines Knochenersatzes entspricht, muss das Implantat unter großer Hitze gedruckt werden. Bislang versuchte man, den Effekt durch Wärmeeinstrahlung von außen zu erreichen, also beispielsweise mittels Infrarotstrahlern.“ Auch das Gründerteam von Kumovis ist zunächst diesen Weg gegangen, aber nicht zu einer optimalen Lösung gelangt.

Schließlich kam den fünf Gründern in der Zusammenarbeit die Idee, es mit einem zirkulierenden Luftstrom zu versuchen – ähnlich wie in einem Backofen mit Umlufthitze. Ein entscheidender Entwicklungsschritt, weil die Luft so zugleich auch gefiltert werden kann. „Wir haben nicht am Alten festgehalten und uns stattdessen bewusst für einen neuen Weg entschieden“, berichtet Miriam Haerst. Für diesen Weg wurde sie im Jahr 2019 als eine der besten Innovatorinnen unter 35 ausgezeichnet. „Um wirklich kreativ zu sein und für bestehende Probleme, Lösungen zu entwickeln, muss man unkonventionell und abseits der bewährten Methoden denken“, davon ist sie überzeugt. Gemeinsam im Team Neues ausprobieren ist dafür ihre bevorzugte Methode. „Ich lasse uns als Team immer wieder die Freiheit, Ideen zu spinnen und zu experimentieren. Man kann nie wissen, was man dabei am Ende entdeckt.“

Dr. Miriam Haerst

Diplom Maschinenwesen 2011, Promotion 2016

Miriam Haerst studierte Maschinenwesen an der TUM und schloss das Studium 2011 mit dem Diplom ab. Noch während des Studiums sammelte sie erste 3-D-Druck-Arbeitserfahrungen bei einem Hörgerätehersteller. Während ihrer Promotion und wissenschaftlichen Tätigkeit am Lehrstuhl für Medizintechnik der TUM konzentrierte sie sich auf die Verarbeitung von Kunststoffen für medizinische Anwendungen sowie die Auswirkungen einer medizinischen Umgebung auf Kunststoffe.

Während eines Projektseminars an der TUM arbeitete sie zusammen mit Stefan Leonhardt (Bachelor Maschinenwesen 2013, Master 2015), Stefan Fischer (Bachelor Maschinenwesen 2014, Master 2016), Sebastian Pammer (Master Medizintechnik 2017) und Alexander Henhammer (Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2015, Master Wirtschaftswissenschaften 2017) an einem 3-D-Drucker für das Hochleistungspolymer PEEK. Schon die Rückmeldungen auf die ersten Labormuster waren mehr als positiv. Damit war der Projektgruppe klar, dass sie an der Entwicklung dranbleiben wollten.

Mit Hilfe der TUM Gründungsberatung und einem EXIST-Forschungstransfer-Förderprojekts des Bundes wurde 2017 das Unternehmen Kumovis gegründet. Aktuell hat das Start-up 25 Mitarbeiter, im letzten Jahr seine Series-A-Finanzierungsrunde erfolgreich abgeschlossen und 3,6 Millionen eingesammelt. Dieses Jahr wurde ein Tochterunternehmen in den USA, die Kumovis Inc., gegründet.“

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