Laserimplantate mit bionischer Oberfläche - LightStem

Abstract

Im Rahmen des Projektes wurde eine 3D-Strukturierungsanlage am Fraunhofer IWS erfolgreich konzipiert, aufgebaut, in Betrieb genommen und für die DLIP-Strukturierung angepasst. Dazu mussten Laser, Optik und Steuerungstechnik aufeinander abgestimmt werden, u.a. durch eine erweiterte Mikrocontroller-Elektronik zur korrekten Pulsauslösung des ns-Lasers sowie die Integration der ELIPSYS-Optik mit kalibriertem, elongiertem Fokus. Seitens der SurFunction GmbH wurde für die 3D 5-Achsbearbeitung eine ELIPSYS-Optik mit elongiertem Spot entwickelt, deren Elliptizität gezielt einstellbar ist. Die Optik wurde auf eine Strukturperiode von 5 μm ausgelegt, basierend auf der in der Literaturrecherche für die endoprothetische Anwendung als vorteilhaft eruierten Strukturgeometrievariantien und den Anforderungen des Projekts. Auf dieser Basis konnten in kooperativen Experimenten der Projektpartner geeignete Prozessparameter für homogene Strukturen in unterschiedlichen Tiefen bis zu einem Aspekt Verhältnis von Strukturperiode und Tiefe bis zu 1:1 ermittelt werden. Als sich die softwareseitige Umsetzung der 5-Achs-Prozesskette anspruchsvoller gestaltete als ursprünglich geplant, wurde die Entwicklungsarbeit wurde gezielt auf diese Schlüsselstufe fokussiert, um das Projektergebnis innerhalb der verbleibenden Laufzeit sicherzustellen. Statt auf die vorgesehene kommerzielle CAD/CAM-Lösung zurückzugreifen, wurde dabei eigens eine Eigenlösung zur skriptbasierte Bahnsteuerung entwickelt, die erfolgreich zur vollflächigen Strukturierung der Hüftgelenkspfanne eingesetzt werden konnte. Dieser lösungsorientierte Ansatz ermöglichte es, das wesentliche Demonstrationsziel des Projekts vollständig zu erfüllen.