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Institut für Werkstoffkunde / Leibniz Universität Hannover Magnesium und Aluminium stehen im Mittelpunkt der Forschung

Redakteur: Peter Reinhardt

Magnesium und Aluminium stehen im Mittelpunkt der Forschung des Bereichs Biomedizintechnik und Leichtbau am Institut für Werkstoffkunde (IW) der Leibniz Universität Hannover. Für diese Werkstoffe werden insbesondere die Verfahren Gießen, Walzen und Strangpressen untersucht.

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Unterschiedlich verdrillte Nahtmaterialien aus Magnesium.
Unterschiedlich verdrillte Nahtmaterialien aus Magnesium.
(Bild: IFW)

Die Gießtechnik umfasst hierbei die Legierungsentwicklung von Aluminium- und Magnesium-Legierungen und die Herstellung von Halbzeugen für die strangpresstechnische Weiterverarbeitung. Neben der Optimierung der mechanischen Kennwerte liegt ein weiterer Schwerpunkt auf der Entwicklung biokompatibler Magnesiumlegierungen sowie von Magnesiumlegierungen mit sensorischen Eigenschaften.

Verbundstrukturen und hybride Werkstoffe

Die Erzeugung von Verbundstrukturen und hybriden Werkstoffen, bei denen die positiven Eigenschaften verschiedener Materialien kombiniert werden, wird sowohl mittels gießtechnischer Verfahren, vor allem Druckguss, als auch durch das Verbundstrangpressen untersucht. Seit 2011 steht zudem ein Hochgeschwindigkeitsprüfstand für die Untersuchung der Verformbarkeit von Feinblechen unter hohen Umformgeschwindigkeiten zur Verfügung.

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Implantate aus resorbierbaren Magnesium-Legierungen

Neben der Grundlagenforschung werden Themen aus der industrienahen Forschung bearbeitet. Hier sind unter anderem die Entwicklung von Implantaten aus resorbierbaren Mg-Legierungen, die Prozessentwicklung für das Magnesium- und Aluminiumstrangpressen und die werkstoffkundliche Charakterisierung von stranggepressten Bauteilen zu nennen. Diesbezüglich kann das Institut für Werkstoffkunde auf eine langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Werkstoffprüfung und -charakterisierung sowie der Erforschung, Untersuchung und Optimierung biokompatibler und bioresorbierbarer Werkstoffe zurückgreifen.

Selbstauflösende Nahtmaterialien aus Magnesium

Im Bereich der Implantatentwicklung forscht das IW aktuell unter anderem an selbstauflösenden Nahtmaterialien aus Magnesium für den medizinischen Einsatz. Einen neuen Meilenstein könnten resorbierbare Nahtmaterialien auf Magnesiumbasis liefern. Durch ihre Resorbierbarkeit bieten sie die Möglichkeit, die Stützfunktion des Implantats in einem stetigen Prozess durch das sich bildende Gewebe zu substituieren und Revisionsoperationen einzusparen. Dafür ist es allerdings zwingend erforderlich, Festigkeiten und Degradationskinetik an den Einsatzort anzupassen. Resorbierbare Polymerfäden verfügen je nach Einsatzgebiet weder über die geforderten Festigkeiten noch über eine vollständige Resorbierbarkeit und sind zudem mit Einschränkungen bei der Verwendung bildgebender Verfahren verbunden.

Nahtmaterialien aus Magnesium sind resorbierbar und zudem in der Lage, die geeigneten mechanischen Eigenschaften zu liefern. Sie können sowohl aus einem als auch aus mehreren verdrillten Magnesiumdrähten bestehen. Somit können die Eigenschaften nicht nur durch den Durchmesser beeinflusst werden, sondern auch durch unterschiedliche Legierungszusammensetzungen.

Die Herstellung der Ausgangsdrähte erfolgt mittels eines zweistufigen Strangpressprozesses auf einen Durchmesser von 0,5 mm. Die weitere Verringerung wird durch stufenweises Drahtziehen bis auf einen Enddurchmesser von nur noch 0,12 mm realisiert. Das anschließende Verseilen mehrerer Drähte erfolgt auf einer institutseigenen Verseilanlage.

Stents, Marknägel und mehr

Neben den Erfahrungen mit den Nahtmaterialien erstrecken sich die Kompetenzen im Bereich der resorbierbaren Implantate auf Stents, Marknägel und stabilisierende Strukturen im kardiovaskulären System. Das Institut für Werkstoffkunde ist stetig auf der Suche nach Kooperationspartnern, um die entwickelten Prototypen und Legierungen von der Forschung in die Anwendung zu überführen.

Metav 2014, Halle 15, Stand F11

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