Körperimplantate in der Express-Fertigung

28. März 2002, 19:48
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Fraunhofer entwickelt selektives Schmelz-Verfahren, das nur noch wenige Stunden benötigt

Aachen - Forscher des Fraunhofer-Insituts für Lasertechnik (ILT) haben ein Fertigungsverfahren entwickelt, das künstliche Knochen bzw. metallische Bauteile in nur wenigen Stunden herstellt. Das Prinzip des so genannten Selective Laser Melting (SLM) stellen die Entwickler auf der Hannover Messe vom 15. bis 20. April. "Das Implantat wird Schicht für Schicht aus Metallpulver hergestellt", erklärte der Projektleiter Wilhelm Meiners vom ILT. Meiners sieht die Zukunft aufgrund der hohen Geometrie-Freiheit des Verfahrens in der Entwicklung von Individual-Implantaten.

Das selektive Schmelzen mit Lasern soll die Herstellung von Implantaten beschleunigen und die Kosten senken. Gewöhnlich werden künstliche Knochen für Krebspatienten oder Unfallopfer aus Titan durch Gießen oder spanende Bearbeitung (Herstellung aus einem Materialblock) hergestellt. Diese Produktion ist laut Fraunhofer-Forschern aufwändig und dauert mehrere Wochen. "Das Implantat wird direkt aus Computer-Tomografischen-Daten (CT-Daten) aufgebaut. Formgebende Werkzeuge werden nicht benötigt", nennt Meiners einen wesentlichen Vorteil des Verfahrens.

Der Trick

Der "Trick" dabei sei, dass nur im Fokus des computergesteuerten Laserstrahls das Metallpulver schmilzt und sich mit der vorhergehenden Schicht zu einer festen Struktur verbindet. Der künstliche Knochen wird auf einer absenkbaren Platte hergestellt. Ist die erste Schicht fertig, wird die Platte ein Stück heruntergefahren, neues Metallpulver aufgetragen und die nächste Schicht produziert. Innerhalb von wenigen Stunden wird so das Implantat exakt nach den CT-Daten aufgebaut. "Die Herstellung erfolgt ohne Materialverlust. Metallpulver, das nicht zum Bauteil gehört, kann vollständig wieder verwendet werden", so Meiners. Um die Leistungsfähigkeit des Verfahrens zu demonstrieren, haben die Forscher bereits das Modell einer Schädelkalotte aus dem biokompatiblen Werkstoff Titan gefertigt.

Bisher wird SLM vor allem als Rapid-Prototyping-Verfahren im Maschinen- und Werkzeugbau eingesetzt, um in kurzer Zeit Prototypen herzustellen. Doch das Verfahren kann auch für andere Anwendungen genutzt werden. Neben der Herstellung von Implantaten bietet es sich auch für die Produktion komplexer Bauteile aus Leichtbauwerkstoffen an. "Mit dem SLM kann nahezu jede beliebige Geometrie gefertigt werden", erklärte Meiners. Damit eröffnet das Verfahren neue Möglichkeiten für den Ultraleichtbau etwa in der Luft- und Raumfahrt. (pte)

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