Biokeramik

Arbeitsgebiete

• Entwicklung von Biokeramiken auf Rohstoffbasis Aluminiumoxid und/oder Zirkoniumdioxid
• Entwicklung von durchgängigen CAD/CAM –Prozessketten zur Herstellung keramischer Komponenten
• Herstellung von Prototypen

Leistungsangebot

• Granulatentwicklung  z.B. ZTA bzw. ATZ- Werkstoffe
• Schlickerguss keramischer Komponenten mit komplexen Geometrien
• Entwicklung oxidkeramischer Werkstoffe auf Basis Al₂O₃,ZrO₂ und deren Dispersionen mit feinstdispersem Gefüge und hoher Festigkeit
• CAD/CAM-Prozesskette zur Herstellung  z.B von Implantatkomponenten
• Oberflächenstrukturierung mittels direkter Formgebung
• Sinterung in oxidierender und reduzierender Atmosphäre

Technische Ausstattung

• Rührwerskugekmühlen  0,3l,1,2l, 2l, 4l Mahlraum
• Sprühtrockner
• 3-Achs-CNC-Fräsmaschinen
• Uniaxiales Trockenpressen
• Sinteraggregate für die reduzierende und oxidierende Atmosphäre
• Finishbearbeitung (Schleif-und Läpptechnik)
• Oberflächenmessgerät TALYSURF (Taylor Hobson)

Dieses Projekt wird gefördert durch:

Das vom Freistaat Thüringen geförderte Vorhaben wird durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

Beschreibung des Vorhabens:

Mit dem Verbundprojekt der Partner Mathys Orthopädie GmbH und dem Fraunhofer IKTS Hermsdorf sollen die wissenschaftlichen Voraussetzungen für die Entwicklung eines keramischen Oberflächenersatzes geschaffen werden. Durch den Verbund wird die gesamte Wertschöpfungskette beginnend bei Konstruktion- Anwendung massgeschneiderter Keramik- Formgebungsverfahren zur Herstellung des neuartigen Implantatsystems- Bauteil-und Werkstoffprüfung bis hin zur Verwertung in Thüringen gewährleistet. Das Verbundvorhaben soll die Technologieführerschaft der Verbundpartner stärken und den Transfer von FuE-Ergebnissen in neue Produkte und Verfahren forcieren. Die internationale Wettberbsfähigkeit soll gestärkt werden und so die Sicherung als auch Schaffung zukunftsorientierter Arbeitsplätze in Thüringen gewährleistet werden.

Im Teilprojekt „Monolithische Hüftpfanne mit strukturierter Oberfläche aus Oxidkeramik“ erfolgt die MAKRO/MIKRO-Strukturierung der Außenfläche der Hüftpfanne erstmalig direkt bei der Formgebung der Keramik mittels Schlickerguss. Die Mikro-Strukturierung resultiert aus der Struktur des Gipses. Des Weiteren soll bei der Formgebung auch die Einbringung der Finnen als Rotationsschutz und der Nuten für die OP-Instrumente erfolgen. Dafür muss eine CAD/CAM-Prozesskette entwickelt werden.

Angestrebte Ergebnisse:

Das Verbundvorhaben hat das Ziel einen keramischen Oberflächenersatz für die endoprothetische Rekonstruktion des menschlichen Hüftgelenkes zu realisieren. Hierbei sollen konstruktive und fertigungstechnologische Lösungen zur Herstellung einer keramischen Femurkappe und einer keramsichen Monobloc-Hüftpfannen erarbeitet werden. Materialseitig soll eine ATZ-Dispersionskeramik (Alumina toughened zirconia) zum Einsatz kommen.

Bisher sind Oberflächenersatzprothesen nur aus metallischen CoCrMo-Legierungen erhältlich. Diese können klinisch erhöhten Metallabrieb verursachen. Die Partikel und gelöste Metallionen können sowohl im umliegenden Gewebe als auch im Blut nachgewiesen werden. Es kommt zur sogenannten Metallose-Krankheit, welche Reizzustände, Infektionen, allergische Reaktionen und Pseudotumore hervorrufen kann. Bei den Patienten hat dies starke Schmerzen, Funktionseinschränkungen und hohe Revisionsraten zur Folge.

Ein keramischer Oberflächenersatz ist bisher auf dem Markt nicht verfügbar und würde nach erfolgreichen Abschluss des Projektes eine Lösung des Problems darstellen.