Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV
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MAIA | Pulverqualität in der Medizintechnik

Additive Fertigung als Schlüsseltechnologie in der Medizintechnik

Die Additive Fertigung stellt derzeit in zahlreichen industriellen Bereichen eine potenzielle Schlüsseltechnologie zur Herstellung geometrisch hochkomplexer Bauteile dar. Insbesondere das Laserstrahlschmelzen birgt aufgrund seiner Freiheit bei der Geometrieerzeugung und der Wirtschaftlichkeit für geringe Stückzahlen großes Potenzial für die Herstellung patientenindividueller Implantate in der Medizintechnik.

Dabei kommt der Kontrolle und Überwachung des Rohmaterials, also der zu verarbeitenden Pulverwerkstoffe, besondere Relevanz in Sachen Qualitätssicherung der Implantate zu. Nach aktuellem Stand der Technik sind nicht alle Zusammenhänge entlang der Pulverprozesskette vollständig erfasst, weshalb das Potenzial der Fertigungstechnologie nicht vollständig ausgeschöpft wird.

 

Qualitätsmerkmale des Laserstrahlschmelzprozesses dauerhaft sicherstellen

Modell des menschlichen Schädels mit additiv gefertigtem Implantat des Joch- und Teil des Schläfenbeins
© Fraunhofer IGCV
Modell des menschlichen Schädels mit additiv gefertigtem Implantat des Joch- und Teil des Schläfenbeins

Im Projekt MAIA wurden Handlungsempfehlungen zur Herstellung und Verarbeitung von Pulvern der medizintechnisch relevanten Werkstoffe Ti6Al4V, Stahl 316L und CoCr im Prozess des Laserstrahlschmelzens erarbeitet. Die Qualitätsanforderungen zur Herstellung medizinischer Produkte hinsichtlich der Prozessstabilität stand beim Projekt MAIA im Vordergrund. Wichtige Qualitätsmerkmale des Laserstrahlschmelzprozesses, wie Dichtigkeit, Oberflächenrauigkeit oder Desingmerkmale, sollten dauerhaft und über mehrere Verarbeitungszyklen hinweg sichergestellt werden.

Vor allem Empfehlungen für die Prozessführung bei der Pulverherstellung wurden erarbeitet, die resultierende Sauerstoffgrenzwerte, Pulvermorphologie und Partikelgrößenverteilung betreffen. Zudem wurden Empfehlungen für Technologieanwendungen formuliert, wie häufig und nach welchen Aufbereitungsschritten die betrachteten Pulver dem Prozess wieder zugeführt werden können.

Projektpartner MAIA

  • Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV
  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
  • Nanoval GmbH & Co. KG
  • IMM electronics GmbH
  • Yonsei University
  • Solid Freeform Systems Co., Ltd. 

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  • Maschinen- und Anlagenbau
  • Luft- und Raumfahrt
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