Verbundprojekt AddBite (add-bite); Teilvorhaben OTEC: Nachbearbeitung additiv gefertigter Unterkiefer-/TMJ-Implantate (Ti6Al4V)

Abstract

Im Verbundvorhaben AddBite wurden Prozessketten zur Herstellung und Nachbearbeitung additiv gefertigter Ti6Al4V-Strukturen für patientenspezifische Implantatanwendungen (u. a. Kiefergelenk/Unterkiefer) untersucht. Ein Schwerpunkt lag auf biotechnologisch inspirierten, graduierten Gitterstrukturen, die eine günstige mechanische Anpassung und verbesserte Osseointegration ermöglichen sollen. Seitens wbk/KIT wurden geeignete Fertigungsstrategien im PBF-LB-Verfahren sowie Methoden zur Entpulverung und erste mechanische Kennwerte verschiedener Gittergeometrien erarbeitet. OTEC evaluierte elektrochemische Finish-Routen (flüssige Ti-Elektrolyte, gepulste Prozessführung sowie Elektrolyte in Kombination mit schwimmenden Ionenaustauscherkügelchen). Die Versuche zeigten, dass sehr filigrane, eng stehende und tief gestaffelte Gitterstrukturen aufgrund von Feldlinien-/Stromdichteabfall in den Innenbereichen sowie abtragsbedingter Geometrieauflösung nicht prozesssicher innen geglättet werden können. Gleichzeitig wurde ein belastbares Prozessverständnis und eine praktikable Prozessroute zur Glättung zugänglicherer Strukturen und insbesondere dichter Implantatoberflächen abgeleitet. Die Ergebnisse liefern wesentliche Randbedingungen für „Design for Finishing“ und zeigen Verwertungspotenzial vor allem für vollmaterialige Implantatbereiche sowie gröbere, besser zugängliche Gittergeometrien.