3D-Drucker fertigen stabilere Implantate aus metallischen Gläsern
Implantate aus metallischen Gläsern sollen laut Experten widerstandsfähiger und elastischer sein. "Sie sind näher an den Eigenschaften von Knochen dran", erklärte Florian Spieckermann von der Montanuniversität Leoben. Mit einer speziellen Optik im Laserstrahl gelang es der obersteirischen Uni gemeinsam mit dem Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaften, diese Gläser im 3D-Drucker herzustellen. So seien bald zum Beispiel für Kinder maßgeschneiderte Implantate möglich.
Implantate müssen hohen Anforderungen gerecht werden. Üblicherweise werden daher beispielsweise Titanlegierungen für Implantate verwendet, so der Materialphysiker. Neu geforscht wird an Implantaten aus metallischen Gläsern. Diese zeichnen sich durch ihre besondere Struktur ab: Im Gegensatz zu anderen Metallen sind die Atome nicht nach einem regelmäßigen Muster geordnet. Deswegen können sie ihre Form besser anpassen und halten größeren Lasten stand. Gleichzeitig seien Metallgläser laut Spieckermann fragiler - bei starker Krafteinwirkung würden sie zersplittern, wie man es auch von Fensterscheiben kennt.
Laser besser verteilen
Bisher standen Forscherinnen und Forscher, die größere Metallgläser in 3D-Druckmaschinen produzieren wollten, vor einem Problem: Durch die Wärme des Lasers wurden jene Schichten, die bereits abgekühlt waren, wieder erhitzt. "Sie sind kristallisiert, dadurch verlieren sie die guten Eigenschaften", sagte Spieckermann im APA-Gespräch. Man habe sich durch eine spezielle Optik am Laser zu helfen gewusst, die den Strahl verbreitert und abflacht. "Das sind viele kleine optische Linsen, die den Laserstrahl besser verteilen können", führte Spieckermann aus.
Durch die neue Technologie könne man auch kleinere Implantate herstellen, "für Kinder und Menschen, wo nicht mehr genug Knochenmasse vorhanden ist", sagte der Wissenschafter. Die Implantat-Herstellung im 3D-Drucker biete den Vorteil, dass die Form völlig frei gestaltet und Material gespart werden kann, da weniger Verschnitt übrig bleibe. Profitieren könnte die personalisierte Medizin.
Konkrete Abnehmer gebe es noch nicht, man erforsche erst die Grundlagen der neuen Methode. Noch kann man die Metallglas-Implantate nicht in den Körper einbauen. "Es muss besser und billiger sein als das, was schon am Markt ist", sagte Spieckermann. Zu Beginn könnte das neue Verfahren bei Zahnimplantaten zur Anwendung kommen. Es sei aber auch denkbar, die Metallgläser im Elektronik-Sektor sowie in der Uhren- und Schmuckindustrie einzusetzen.
Bei der Forschungsarbeit, welche die Fachzeitschrift "Advanced Functional Materials" veröffentlichte, war auch das Swiss Advanced Manufacturing Center im schweizerischen Biel beteiligt. Das Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaften wird in Kooperation mit der Montanuniversität Leoben geführt. Das Forschungsunternehmen ist Teil der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.
Service: Zur Veröffentlichung "Controlling the Glassy State toward Structural and Mechanical Enhancement: Additive Manufacturing of Bulk Metallic Glass Using Advanced Laser Beam Shaping Technology": https://go.apa.at/y4f9tmjr