Verbesserung der Dauerfestigkeit und Beschichtbarkeit mittels plasmaelektrolytischer Oxidation der Titanlegierung Ti-6Al-4V ELI durch Verfestigungsstrahlen mit flüssigem CO2 und feinkörnigem Strahlmittel

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Claudia Fleck; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 543599442

Aufgrund der erhöhten Lebenserwartung der Bevölkerung bei gleichzeitig begrenzter Lebensdauer von Endoprothesen werden Implantate mit besseren mechanischen und biologischen Eigenschaften benötigt, um die Einsatzzeit zu verlängern. In diesem Forschungsvorhaben soll durch plasmaelektrolytische Oxidation (PEO) eine biofunktionelle Oberfläche aus Hydroxylapatit (HA) auf der Titanlegierung Ti 6Al 4V (Ti64) abgeschieden sowie der Einfluss des Verfestigungsstrahlens auf das Festigkeitsverhalten von Ti64 und die Beschichtungshaftung untersucht werden. Das innovative Verfestigungsstrahlen mit flüssigem Kohlendioxid bietet das Potenzial, hohe Druckeigenspannungen tief in den Werkstoff einzubringen, da es kleinste Keramikkugeln mit Drücken bis 3000 bar beschleunigen kann. Durch die Kombination von Verfestigungsstrahlen und PEO-Beschichtung sind vorteilhafte Bauteil- und Oberflächeneigenschaften zu erwarten, deren Wechselwirkung mit physiologischen Medien eine wichtige Rolle für den Langzeiteinsatz von Implantaten spielt. Deshalb sollen außerdem Ermüdungsversuche in quasi-physiologischen Lösungen, die die Bedingungen im Körper simulieren, durchgeführt werden. Insgesamt werden durch die Methodenkombination aus neuartigem Verfestigungsstrahlverfahren und PEO-Beschichtung Vorteile hinsichtlich der statischen und zyklischen Festigkeit, der Schichthaftfestigkeit sowie bei der Bearbeitung komplex geformter sowie strukturierter Oberflächen erwartet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen