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Fachgruppe Biomedizintechnik und Strukturwerkstoffe

Metallschäume zeichnen sich vor allem durch ihre extrem geringe Dichte und ihre poröse Struktur aus. Daraus resultieren besondere Werkstoffeigenschaften, die Metallschäume für Anwendungen als Versteifungselement, Crashabsorber und zur Schall- und Wärmedämmung interessant erscheinen lassen. Die weiteste Verbreitung haben heute Aluminiumschäume erlangt. Mit der Verwendung von Magnesium, dem Konstruktionswerkstoff mit der geringsten Dichte lässt sich das Bauteilgewicht verglichen mit anderen Metallschaumstrukturen noch weiter senken. Im Rahmen des SFB675 werden pulvermetallurgisch hergestellte Magnesiumschäume in Verbindung mit der Profilherstellung auf einer Rollprofilieranlage verwendet, um lokal versteifte Strukturen herstellen zu können.
Neben der Verwendung als Konstruktionsmaterial können zellulare Magnesiumbauteile als temporäres Implantatmaterial Verwendung finden. Hier sind neben Entwicklungen einer Angepassten Struktur insbesondere Arbeiten bezüglich der biologischen Verträglichkeit der Legierungsbestandteile notwendig.
Am Institut für Werkstoffkunde werden Legierungen für degradable Implantate auf Magnesiumbasis entwickelt. Diese Implantatwerkstoffe sollen sowohl für den Hart- (hohe Festigkeit) als auch für den Weichgewebeeinsatz (hohe Duktilität) geeignet sein. Der dem Bauteil und seinem Implantationsort angepasste Degradationsverlauf wird über verschiedene Beschichtungen und die Variation der Werkstoffzusammensetzung eingestellt. Es konnten bereits verschiedene Magnesiumlegierungssysteme auf ihre grundsätzliche Eignung als Implantatwerkstoff untersucht werden. Das Legierungssystem Magnesium-Kalzium (MgCa) hat aufgrund der Eigenschaften einer guten Korrosionsbeständigkeit, guter Festigkeitswerte und guter Verarbeitbarkeit (Herstellung dünner Röhrchen) das Potenzial, als Implantatmaterial eingesetzt zu werden. Um den Korrosionsangriff zu beeinflussen, werden unter anderem Magnesiumfluoridschichten aufgebracht und analysiert.
Zur weiteren Steigerung der Duktilität (Zielgröße der Dehnung: 20 %) soll das System erweitert werden. Der Einsatz einer 10 MN Strangpresse ermöglicht, u.a. durch Kornfeinung, die Werkstoffeigenschaften zu verbessern.
In Abhängigkeit des Korrosionsangriffes werden die mechanischen Eigenschaften bestimmt. Es erfolgen qualitative und quantitative Analysen der entstehenden Korrosionsprodukte. Aufgrund der sehr großen Anzahl möglicher entstehender Verbindungen werden Korrosionsmedien unterschiedlicher Zusammensetzung, beginnend mit destilliertem Wasser über NaCl- und Ringer-Lactat-Lösungen für die Korrosionsversuche verwendet.