Verbundprojekt: Erforschung einer neuartigen ZnMg-Legierung für die additive Fertigung von bioresorbierbaren Implantaten mit integrierter algorithmenbasierter Gitterstruktur (BioStruct) - Teilvorhaben: Erforschung einer neuartige ZnMg-Legierung und Implementierung von Gitterstrukturen basierend auf Algorithmen

Ein Teilvorhaben von BioStruct ist die Erforschung von neuartigen ZnMg-Legierung und Implementierung von Gitterstrukturen basierend auf Algorithmen – LeGit. Dazu wird das Laser Powder Bed Fusion (LPBF), eine Technologie der additiven Fertigung, zur Herstellung patientenspezifischer und bioresorbierbarer Implantate aus einer neuartigen ZnMg-Legierung angewendet. Elementares Zink (Zn) zeichnet sich durch gute Bioresorptionseigenschaften aus, hat aber keine ausreichende Festigkeit für Implantat-Anwendungen. Magnesium (Mg) hat mechanische Eigenschaften, die dem menschlichen Knochen entsprechen und wird bereits als Implantatmaterial verwendet. Häufig treten hierbei jedoch Probleme, wie die Bildung von Wasserstoffgas auf. Daher wird im Rahmen dieses Vorhabens eine neuartige ZnMg-Legierung erforscht, die hervorragende Eigenschaften im Bereich der Implantologie und Verarbeitbarkeit durch LPBF vereint. Neben der Prozess- und der Materialentwicklung wird in LeGit die Geometrie angepasst. Durch die Implementierung von algorithmenbasierten Gitterstrukturen wird das Design patientenindividuell bspw. durch Anpassung der Strebendurchmesser, Knotenpunkte oder Geometrie ausgelegt. Gleichzeitig werden die vorher gesammelten Erkenntnisse über die additive Verarbeitbarkeit Implementiert und dienen als Randbedingungen für die Gitterstrukturen (bspw. Korrosionsrate, mechanische Eigenschaften, min. Stebendurchmesser, Aufbauwinkel). Bislang können Gitterstrukturen nur begrenzt konstruiert werden und erst durch den innovativen Ansatz der algorithmenbasierten Erzeugung besteht die Möglichkeit alle Parameter der Gitterstrukturen zu verändern. Um die Erkenntnisse anzuwenden wird der Algorithmus gemeinsam mit 3D Systems in die LPBF-Prozesskette eingebunden.