Rapid-Prototyping: Knochenbacken aus Metallstaub

Rapid-Prototyping mit selektivem Lasersintern

Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen haben ein Simulationsprogramm entwickelt, das die innere Struktur und die Dichteverteilung des Knochenmaterials berechnet. Mit diesen Daten lassen sich Knochenimplantate erstellen, die aus Metallstaub im Rapid-Prototying-Verfahren mit einem Laser gesintert werden.

Artikel veröffentlicht am 10. Juli 2008, 8:32 Uhr, Andreas Donath

Unterkiefer-Implantat Knochen sind zwar vergleichsweise leicht, halten jedoch enorme Belastungen aus. Ihre innere Schwammstruktur ist höchst unterschiedlich geformt - teilweise kompakt und fest und an anderen Stellen porös. Dieses Vorbild der Natur ist auch für andere Bereiche interessant, bei denen es darauf ankommt, leicht, aber auch stabil zu bauen.

Das Simulationsprogramm berechnet zunächst die innere Struktur und Porosität; eine Rapid-Prototyping-Maschine backt aus Metallpulver das Implantat. Mit ihrem Simulationsprogramm können die Wissenschaftler die Materialstruktur für andere Bauteile ableiten. Das Programm simuliert, wie die Struktur beschaffen sein muss, damit es den vorgegebenen Anforderungen genügt.

Beim eingesetzten Rapid-Prototyping-Verfahren wird ein feines Metallpulver in hauchdünnen Schichten auf eine Fläche aufgetragen. Ein Laser erhitzt das Metallpulver genau an den Stellen, die fest sein sollen.

Mit Metallpulver aus Materialien wie Titan- und Stahllegierungen kann man Knochenteile nachbauen, etwa aus dem Knie. Und natürlich profitiert auch die Leichtbauindustrie, vor allem Flugzeug-, Auto- sowie Maschinenbauhersteller, von den neuen Werkstücken.