Die Natur als Lehrmeister
- Im Forschungsprojekt Anthrocells wurde ein innovativer Leichtbauwerkstoff mit knochenähnlicher Struktur und Eigenschaften im Hinblick auf den Einsatz als Implantatwerkstoff intensiv untersucht.
- Die in der Medizintechnik herkömmlich eingesetzten Implantate bestehen in der Regel aus homogen Vollmaterial wie bspw. Titan, womit zwangsweise eine zu hohe oder zu niedrige Steifigkeit dieser "Ersatz-Tragstruktur" im Körper erzeugt wird.
- Diese Steifigkeitsunterschiede führen wiederum zu einem adaptiven Knochenumbauprozess, erfolgt die Ausrichtung der Spongiosabälkchen doch entlang der Spannungstrakjetorien.
- Die der Belastung proportionale zugeordnete Spongiosadichte im Knochematerial kann, so zeigten erste Lebensdaueruntersuchungen, durch einen pulvermetallurgisch hergestellten, bionischen Titanschaum sehr gut imitiert bzw. nachgebildet werden.
- Hierfür wurden sowohl umfangreiche statische und zyklische Experimente zur Charakterisierung des mechanischen Werkstoffverhaltens durchgeführt, als auch ein numerisches Modell zur Lebensdauervorhersage abgeleitet.
- Der in Zusammenarbeit mit der Universitätsklinik Götting zur Verfügung gestellte Femur wurde - wie links im Bild gezeigt - zyklischen Dauerlaufversuchen in einer servohydraulischen Schnellzereissmachine unterzogen.
- Die Titansinterdruck und- Zugprüflinge sowie eine eingespannte zerstörte Zugprobe sind rechts in den obigen Abbildungen veranschaulicht.