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2007
Journal Article
Titel
Spritzguss bringt Materialvielfalt und Formfreiheit
Abstract
Der Herstellung von Komponenten aus verschiedenen Materialien durch den Mikro-Spritzguß (MIM) sind kaum Grenzen gesetzt. Am Fraunhofer IFAM wird dieses kostengünstige Verfahren für die Serienproduktion von funktionalisierten, sei es durch Material- oder Oberflächenmodifikation, und miniaturisierten medizinischen Komponenten und Implantaten weiter erforscht und entwickelt. Die Verarbeitung zu einem Mikrobauteil mit mikrostrukturierter Oberfläche erfordert ein sehr feines Pulver mit einer mittleren Pulverpartikelgröße von 2 bis 3 Mikrometer und einem Feinanteil von etwa 200 bis 500 nm. Die Aufbereitung zu einer fließfähigen Masse ermöglicht die Verarbeitung des Metallpulvers auf einer Spritzgießmaschine. Ihre metallische Dichte erhalten die Mikrobauteile durch die abschließende Sinterung. Durch dieses Verfahren sind bereits Bauteile realisiert worden, die eine Kantenlänge von 300 Mikrometer sowie eine minimale Strukturgröße von 20 Mikrometer besitzen. Um die Möglichkeit der Anwendung des Mikro-MIM für die Herstellung von Mikroteilen im medizinischen Bereich aufzuzeigen, wurde am Fraunhofer IFAM der kleinste menschliche Knochen, der Gehörknochen Steigbügel nachgebildet. Ein einzelner Steigbügel ist 2,4 mm breit und 3 mm hoch. Die minimale Stegbreite beträgt 280 Mikrometer. Er ist aus einem hoch korrosionsbeständigen Edelstahl gefertigt. In einem weiteren Projekt wurde das Fertigungsverfahren für einen Herzklappenring am IFAM entwickelt. Für die Fertigung mit dem Spritzguß wurde eine Titanlegierung eingesetzt. Im Herzmuskel stellt der Herzklappenring einen Duchgangsregler für den Blutfluß dar. Folglich wurde bei der Werkzeugauslegung für den Ring und seine Schließkörper auf ein stromlinienförmiges Design geachtet, um eine Schädigung des Blutes zu vermeiden. Auch untersuchten Projektpartner die Adhäsionseigenschaften von biologischen Zellen auf verschiedenen mikrostrukturierten Oberflächen aus Polymeren. Es zeigte sich, daß sich bei niedrigen Rauigkeitswerten ein guter Bewuchs von menschlichen Bindegewebezellen (Fibrolasten) auf der untersuchten mikrostrukturierten Silikonfläche ergab. Das Ziel des Projektes 'CellForce' ist der Aufbau eines 'intelligenten' Diagnosesystems, in das ein neu zu entwickelnder Biosensor integriert werden soll, der das Beschreiben und die Untersuchung von zeitabhängigen biologischen Prozessen ermöglicht.