EAH Jena & Waldkliniken Eisenberg: Erste Erfolge im Projekt „APSAM“ zur Optimierung der additiven Fertigung metallischer Implantate
Die Waldkliniken Eisenberg verfügen über moderne Metall-3D-Druck-Anlagen, die für die Durchführung der experimentellen Arbeiten unerlässlich sind. Maximilian Streinz, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Maschinenbau, besuchte den Standort, um die ersten Druckproben zu begleiten und die Kooperation vor Ort zu stärken.
Individuelle Implantate durch additive Fertigung
Die additive Fertigung (3D-Druck) ermöglicht die Herstellung komplexer, patientenspezifischer Bauteile, beispielsweise Gitterstrukturen für Knochenimplantate, die sich optimal an anatomische Gegebenheiten und biomechanische Anforderungen anpassen lassen. Dies führt zu verbesserten Heilungsverläufen. Besonders für Anwendungen in der Orthopädie und Unfallchirurgie gewinnt die Technologie zunehmend an Bedeutung.
Ein zentrales Verfahren in der metallischen Additiven Fertigung ist Powder Bed Fusion Laser Based (PBF-LB): Dabei werden metallische Pulver Schicht für Schicht aufgetragen und durch einen hochpräzisen Laser lokal geschmolzen. So entsteht ein vollständig dichtes, hochfestes Bauteil mit einer hohen geometrischen Freiheit, die konventionelle Fertigungsverfahren nicht bieten.
Die zentrale Herausforderung: Einflussfaktoren auf Bauteileigenschaften
Trotz der Vorteile bleiben zentrale Frage offen: Welche material- und bauteilspezifischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Duktilität, Rissanfälligkeit oder Oberflächenqualität, werden tatsächlich erreicht, und wie hängen diese von einer Vielzahl von Einflussfaktoren ab? Zu diesen Einflussfaktoren zählen unter anderem Fertigungsparameter wie Laserleistung oder Scan-Geschwindigkeit, Anlagentechnik, Wärmebehandlung, Bauteilgeometrie und -ausrichtung.
Bisher ist die experimentelle Optimierung dieser Parameter zeitaufwendig und kostspielig. Um das volle Potenzial der additiven Fertigung auszuschöpfen, ist daher eine zeit- und kosteneffiziente Simulation dieser Einflussfaktoren unerlässlich.
APSAM: Ein neues Werkzeug für die additive Fertigung
Das Projekt APSAM will diese Herausforderung durch den verknüpften Einsatz neuartiger Mess- und Simulationsmethoden angehen. Ziel ist es, ein automatisiertes Analysewerkzeug zu entwickeln, das die Sensitivität der Bauteileigenschaften gegenüber Fertigungsparametern quantifiziert und prädiktiv abbildet.
Das Projekt wird unter der Leitung von Prof. Dr. Steffen Beese aus dem Fachbereich Maschinenbau der EAH Jena koordiniert und hat eine Laufzeit von insgesamt zwei Jahren bis zum 31. Dezember 2027. Die Förderung durch die Carl-Zeiss-Stiftung unterstreicht die strategische Bedeutung des Projekts für die Weiterentwicklung der additiven Fertigung in der Medizintechnik.
Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter: https://www.eah-jena.de/forschung/projekt/apsam
Kontakt:
Prof. Dr. Steffen Beese, Professor für Technische Mechanik / FEM
Fachbereich Maschinenbau
Mail: steffen.beese@eah-jena.de
