Entwicklung gradierter Zellularkeramik für hohe Beanspruchungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Georg Grathwohl
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5448599

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung zellularer Keramikkörper, deren Randbereiche ohne zusätzliche Prozessschritte mit hoher Dichte entstehen und dadurch die Einleitung hoher Kräfte in den ansonsten hochporösen Körper zulassen. Lasttragende Knochen realisieren dieses Prinzip mit dem Übergang vom kortikalen zum spongiösen Bereich und zeichnen sich damit durch ihre hohe mechanische Belastbarkeit aus. Die Übertragung dieses Prinzips auf technische Keramik ist bisher nicht realisiert, stellt aber ähnliche Vorteile für biofunktionale Keramiken und andere hochporöse Keramiken hoher Beanspruchung in Aussicht. Das neue Verfahren nutzt einen autarken (temperatur- und feuchtigkeitsabhängigen) Schäumprozess in einer wässrigen Keramiksuspension, die zusätzlich geringe Alkananteile enthält. Die Charakteristik des entstehenden Keramikschaums und damit die vorgesehenen Dichtegradienten werden durch die gezielte Einstellung von Temperatur und Feuchtigkeit in der Prozesskammer erreicht. Die Arbeiten dienen der Klärung der verfahrenstechnischen Grundlagen und Zusammenhänge dieses neuen Verfahrens. Die hergestellten Proben werden gefügetechnisch und bruchmechanisch charakterisiert. Als Demonstrationsbauteile werden Scaffolds für die Implantationstechnik und Wärmebehandlungssubstrate für die Produktionstechnik vorgesehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen