Entwicklung einer Aluminium- und Vanadium-freien Titanlegierung auf Basis technisch reinen Titans für den Einsatz in der Osteosynthese und Implantattechnik

IGF 19708 N

Bild Forschungsprojekt
Laufzeit:  01.01.2018 - 30.06.2020
Partner:  TU Braunschweig, Institut für Werkstoffe, Prof. Dr. J. Rösler
Geldgeber:  AiF
Arbeitsgruppe:  Korrosion

Kurzfassung

Titanwerkstoffe werden seit etwa 30 Jahren in der Osteosynthese und der Implantattechnik eingesetzt. Dies erklärt sich durch ihr Eigenschaftsprofil: Titanwerkstoffe kombinieren eine hohe Festigkeit mit einer geringen Steifigkeit, die zu einer hohen Biofunktionalität führen und so die Gefahr der Implantatlockerung oder des Implantatbruchs minimieren. Zudem sind Titanlegierungen wegen ihrer Titanoxidschicht bioverträglich und korrosionsbeständig.

Die am häufigsten in der Medizintechnik eingesetzten Titanlegierungen sind Ti Al6 V4 und Ti Al6 Nb7, die neben Titan Aluminium und Vanadium, bzw. Niob enthalten. Bei einer Beschädigung der Oxidschicht eines entsprechenden Implantats können Metallionen in den Körper und damit in den Blutkreislauf gelangen.

Aufgrund der negativen Auswirkungen von Aluminium auf den menschlichen Organismus und des zelltoxischen Verhaltens von Vanadium soll eine Aluminium- und Vanadium-freie Titanlegierung entwickelt werden, die neben Titan ausschließlich Legierungselemente enthält, die bereits im menschlichen Körper vorkommen oder für die keine negativen Auswirkungen bekannt sind. Aus Simulationen sollen zunächst geeignete Zusammensetzungen identifiziert werden, die dann im Labormaßstab hergestellt und in Bezug auf ihre Eigenschaften hin charakterisiert werden. Zusätzlich sind umfangreiche Untersuchungen zum Korrosionsverhalten geplant, um zu verstehen, in welchem Umfang Metallionen in das Implantat-umgebende Gewebe eindringen können. Vielversprechende Legierungen sollen in größerem Maßstab hergestellt, charakterisiert und in realen Bauteilen getestet werden. Schließlich wird die Funktionalität der Oberfläche durch Plasmaanodisieren definiert eingestellt.

Zum Projektende steht dann ein neuer Titanwerkstoff für die Anwendung in der Medizintechnik zur Verfügung, der insbesondere von kleinen und mittelständischen Unternehmen in Deutschland eingesetzt werden kann, um gegenüber ausländischen Marktführern einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen.

 

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Das IGF-Vorhaben Nr. IGF 19708 N der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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