Selektives Laserschmelzen diffiziler Materialien

Implantat (Scaffold) mit definierter Porenstruktur aus einer biodegradierbaren Magnesiumlegierung (WE43). Die Abmessungen betragen 10 mm x 10 mm x 7,5 mm bei einer Strebendicke von circa 400 µm.

Das Selective Laser Melting (SLM) von Werkstoffen wie Edelstahl, Aluminium oder Titanlegierungen ist in der Fertigung bereits angekommen. Die Materialien und Prozesse sind weitgehend erforscht, passende Maschinen bei verschiedenen Anbietern verfügbar. Schwierig wird es erst, wenn man Materialien wie Magnesium verarbeiten möchte. Es ist nicht nur 30 Prozent leichter als Aluminium, sondern erlaubt auch den Aufbau resorbierbarer Implantate. Dadurch ist das Material nicht nur für den Leichtbau, sondern auch für die Medizintechnik hochinteressant.

Experten am Fraunhofer ILT haben jetzt die passende Prozesstechnik entwickelt, um auch schwierige Materialien in SLM-Prozessen zu verarbeiten. Für Magnesiumlegierungen wurde in Kooperation mit dem ILT-Spin-off Aconity3D eine neue Prozesskammer mit optimierter Schutzgasführung entwickelt, um der starken Rauchentwicklung Herr zu werden. Daneben wurden Prozesse für die Verarbeitung von Kupferlegierungen optimiert, ebenso wie spezielle Systeme mit Hochtemperaturvorheizung für den Einsatz rissanfälliger und schwer schweißbarer Metalle.

Resorbierbare Implantate aus Magnesiumlegierungen

Die individuelle Gestaltung und komplexe Strukturen sind typische Merkmale bei Implantaten, die sich mit SLM ohne Zusatzkosten fertigen lassen. Magnesium bietet dabei den zusätzlichen Vorteil, dass es im Körper resorbierbar ist. Implantate auf Basis massiver Magnesiumwerkstoffe werden bereits eingesetzt, man verspricht sich aber weitere Vorteile von Implantaten mit Porenstruktur. Die Idee hierbei ist, dass neue Knochensubstanz in das Implantat einwächst und gleichzeitig die Metallstruktur vom Körper resorbiert wird.

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Institut
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