Verbesserte Fertigung von Titanprothetik
Zu den medizinischen Prothesen zählen nicht nur Prothesen, die etwa Extremitäten ersetzen, sondern auch Miniaturteile wie Dentalimplantate, die lebende Gewebe und deren Funktionen ersetzen oder wiederherstellen sollen. Der Einsatz von aus Titan bestehenden Implantaten für Rekonstruktionsanwendungen im Zahn-, Kiefer-/Gesichts- und Schädelknochenbereich hat in den letzten Jahren in erheblichem Maße zugenommen. Titan und einige seiner Legierungen (Titan in Kombination mit anderen Metallen) sind biokompatibel, d. h. nicht toxisch und werden nicht vom Körper abgestoßen, strapazierfähig und leicht, korrosionsbeständig und kostengünstig. Jedoch sind viele der konventionellen Gussverfahren aufgrund der zahlreichen erforderlichen Schritte recht zeitaufwendig und teuer. Im Fall von Notfalloperationen drängt allerdings die Zeit - eine wochenlange Bearbeitungszeit ist schlicht unmöglich. Darüber bringt die maschinelle Bearbeitung Verunreinigungen durch Schmier- und Reinigungsmittel mit sich. Und so initiierten europäische Forscher das Projekt Ramati ("Rapid manufacturing of titanium implants"), um die technologischen Grundlagen zur schnellen Fertigung kleiner maßgeschneiderter Prothesen in einer Größenordnung von 0,100 Millimeter zu entwickeln. Die Technologie basierte auf einem an die kleinen Dimensionen angepassten Laser-Freiform-Verfahren. Das Laserstrahlschmelzen, ein Laser-Freiform-Verfahren setzt man ein, um Metallteile in "freier Form" direkt mit Hilfe von CAD-Dateien (Computer-Aided Design) ohne spezielle Werkzeuge oder Kenntnisse in Bezug auf die Teile zu fertigen. Ein Metallpulver wird im fokussierten Strahl eines Lasers geschmolzen und bildet eine Plattform aus Metall, auf der die nachfolgenden Schichten "aufgebaut" werden. Der Prozess umgeht all die Fallgruben traditioneller Gussverfahren, da Titan mit seinen überlegenen Eigenschaften verwendet werden kann. Die Ramati-Forscher entwickelten eine spezielle Anlage zur Anpassung des Laserschmelzverfahrens einschließlich einer neuartigen Mikroauftragdüse und eines Pulverförderers im neuen Design. Sie verbesserten außerdem die Materialbearbeitung, indem neue Methoden für das Design und die Synthese von Titanlegierungen entwickelt wurden. Die Wissenschaftler lieferte überdies Software, die den Entwurf von Prothesen entsprechend axialer Computertomographie-Scans möglich machen. Insgesamt stellte das Ramati-Team ein neuartiges integriertes Laserstrahlschmelzsystem zur schnellen und kostengünstigen Fertigung hochwertiger maßgeschneiderter Dentalprothesen und Implantate bereit, das für Hersteller und Verbraucher gleichermaßen von Vorteil sein wird.
