Fraunhofer-Gesellschaft

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Nachbildung des menschlichen Knochens mit Metall - das Testmaterial der Zukunft?

 
: Hannemann, Christian; Uhlig, Mandy; Hohlfeld, Jörg; Oefner, Christoph; Schoenfelder, Stephan; Heyde, Christoph-E.

9. Landshuter Leichtbau-Colloquium 2019 : Leichtbau in Forschung und industrieller Anwendung von der Nano- bis zur Makroebene. 27.-28.02. 2019, Hochschule Landshut
Landshut: LC-Verlag, 2019
ISBN: 978-3-9818439-2-7
S.258-272
Landshuter Leichtbau-Colloquium <9, 2019, Landshut>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IWU ()
Knochenersatzwerkstoff; zellulare Werkstoffe; zellulare Metalle; offenzellig; Aluminiumschaum; Aluminiumschwamm; Druckversuch

Abstract
Während steife, solide Implantate bereits Stand der Technik sind, wurde in vielen Publikationen der offenzellige Metallschwamm als Analogie der Spongiosa – der Kernstruktur des menschlichen Knochens – beschrieben. Erste Umsetzungen solcher zellularen Metalle als Implantatoberfläche zum verbesserten Anwachsen der Knochenzellen und damit fester Verankerung im Körper wurden bereits von einigen Herstellern realisiert. Allerdings geht es im hier beschriebenen Ansatz hier in erster Linie nicht darum,, ein Knochenimplantat zu schaffen, sondern einen Werkstoff mit einer knochenähnlichen Struktur zu entwickeln, der in seinem Verhalten dem des menschlichen Knochens gleichtähnelt. um aAn diesem soll es möglich sein, aufwendige und langwierige Prüfszenarien abzuarbeiten,, ohne, Einflüsse durch z. B. biologischen Zerfall befürchten zu müssen(ohne durch den biologischen Zerfall starken Einschränkungen zu unterliegen). So wurde untersucht, inwiefern man die Eigenschaften der offenzelligen Metallschwämme analog denen menschlicher Knochen „maßschneidern“ kann. In prototypischer Umsetzung wurden die Parallelen der menschlichen Vorlage und des technischen Pendants in Druckversuchen analysiert und verglichen. Die Ähnlichkeit seitens geometrischem Aufbau und den mechanischen Eigenschaften ist erstaunlich und offeriert Möglichkeiten hinsichtlich zukünftiger Implantate bzw. dem Testen von Knochennägeln, Schrauben und anderen Hilfsmitteln, ohne zwingend auf menschliche Testobjekte zurückgreifen zu müssen. Die bislang in einem ähnlich dem Feingussverfahren gegossenen Prototypen erlauben auch die Kombination der zellularen Struktur mit soliden Bereichen, was generell ein weites Applikationsfeld eröffnet. Außerdem wurde die Technologiekette hinsichtlich der Urmodellfertigung mit 3D-Druck kombiniert und erlaubt sowohl hohe Komplexität als auch Hinterschnitte, womit neue Potentiale des Leichtbaus geschaffen werden. Dies hilft im vorliegenden Anwendungsfall den Spalt zwischen biologischer Gestaltungsfreiheit und technischen Realisierbarkeit zu überbrücken.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-534999.html