Knochen „backen“

Kieferknochen-Implantat

Kieferknochen-Implantat, das aus
Metallpulver "gebacken" wurde;
© Fraunhofer IFAM

Wissenschaftler haben von der Natur gelernt. Zum Beispiel, wie ein Knochen aufgebaut ist. Deshalb entwickelten Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Material- forschung IFAM in Bremen ein Simulationsprogramm, das die innere Struktur und die Dichteverteilung des Knochenmaterials berechnet. Daraus konnten die Wissenschaftler die Materialstruktur für andere Bauteile ableiten. Das Programm simuliert, wie die Struktur beschaffen sein muss, damit es den vorgegebenen Anforderungen genügt.

Inzwischen ist es den Forschern gelungen, die Simulationen auch in die Praxis umzusetzen: Mit Hilfe von Rapid-Prototyping-Verfahren können die Ingenieure komplexe Bauteile fertigen. Dazu wird ein spezielles Metallpulver in hauchdünnen Schichten auf eine Fläche aufgetragen. Ein Laserstrahl erhitzt - sintert - das Metallpulver genau an den Stellen, die fest sein sollen. "Das ist wie Kuchen backen", sagt Andreas Burblies, Sprecher der Fraunhofer-Allianz "Numerische Simulation von Produkten und Prozessen". Lose gebliebenes Pulver wird anschließend entfernt.

"Das Endprodukt ist ein offenporiges Bauteil. Jede Stelle hat exakt die gewünschte Dichte und damit eine bestimmte Festigkeit", erklärt Burblies. Auf diese Weise können die Ingenieure - passend für jede Anwendung - besonders leichte Bauteile herstellen, die gleichzeitig aber enorm robust sind.

"Wir können die Bauteile nach Wunsch fertigen und anpassen", sagt Burblies. Deshalb ist das Verfahren für viele Branchen von großem Interesse. Etwa für Hersteller von Knochenimplantaten: Individuelle Implantate mit einer inneren Struktur, die dem Knochen des Patienten gleicht, sind leicht zu produzieren. Mit Metallpulver aus Biomaterialien wie Titan- und Stahllegierungen kann man auch weitere Knochenteile nachbauen, etwa aus dem Knie.

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft