Rapid Prototyping biomimetisch gestalteter Materialien

Zelluläre Materialien mit einer Porosität von mehr als fünfzig Prozent sind vielversprechende Leichtbauwerkstoffe. Die Natur verwendet Materialien dieses Typs für Anwendungen auch im lasttragenden Bereich, wobei der hierarchische Aufbau natürlicher Materialien die systematische Untersuchung des Einflusses der Architektur (der Geometrie) auf die mechanischen Eigenschaften erschwert. Durch den Einsatz von Rapid Prototyping (RP) Verfahren eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Herstellung offenporiger, zellulärer Materialen und Strukturen aus Kunststoff, Metall und Keramik. Wir haben unterschiedliche Strukturen mit gleicher scheinbarer Dichte mittels selektiven Laser Sinterns gebaut, mechanisch geprüft und den Einfluss der Architektur unabhängig von anderen Einflussgrößen ermittelt. Es zeigte sich, dass durch gezielte Wahl der Architektur sowohl die Steifigkeit als auch das Energieabsorptionsvermögen bei der Verformung in weiten Bereichen unabhängig von einander eingestellt werden können. Eine Anwendung von mittels Mikrostereolithographie und Keramikgelgießen hergestellten Strukturen aus Hydroxyapatit, der keramischen Komponente des Knochens, wurde untersucht. Sie eignen sich als Substrat für Zellkulturen und lassen vielversprechende Möglichkeiten im Bereich der Knochenersatzstoffe erahnen.