Fraunhofer-Gesellschaft
Bei Endoprothesen wie z.B. dem künstlichen Hüftgelenk ist die Implantatlockerung das Hauptproblem, wodurch ein Implantatwechsel und dadurch ein erneuter operativer Eingriff erforderlich wird.
Diese Lockerung kann sowohl bei zementfreien als auch bei zementierten Endoprothesen auftreten und wird dabei größtenteils durch mechanische Einflüsse an der Implantat-Knochen-Schnittstelle hervorgerufen.
Ein möglicher Ansatz zur Verhinderung dieser Lockerung ist die Anpassung des Kraftkontaktes zwischen Implantat und Knochen durch einen aktiven Werkstoffverbund, wodurch eine deutliche Verlängerung der Implantatstandzeit erreicht werden soll.
Im Rahmen des Projektes AktiLoc wurden verschiedene Konzepte und Lösungsvorschläge für die Integration des Formgedächtnismaterials unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung des Kraftkontaktes erarbeitet und das Optimum in einem Demonstrator umgesetzt.
Dieser zeigt anhand eines generativ gefertigten Implantatschaftes mit aktiven Komponenten aus Nickel-Titan-Formgedächtnismaterial und optimierter Oberfläche die Wirkungsweise des Kraftkontaktes an der Implantat-Knochen-Schnittstelle auf. Darüber hinaus wurde für die gesamte Wertschöpfungskette von der generativen Fertigung über die Herstellung des aktiven Werkstoffverbundes bis hin zur biokompatiblen (Ti,Ta)O2 -Beschichtung technologisches Know-how erarbeitet.
Die Projektergebnisse bilden die Grundlage für gemeinsame Produktentwicklungen mit KMU aus der Endoprothetikbranche und leisten einen Beitrag zum angestrebten Fernziel „lebenslanges Implantat“.
Projekt:
Aktiver Werkstoffverbund für lockerungsfreie Implantate (AktiLoc) (FhG-internes Projekt im Rahmen MEF)
Publikation:
Müller, Bernhard ; Töppel, Thomas ; Rotsch, Christian ; Böhm, Andrea ; Bräunig, Jan ; Neugebauer, Reimund: Functional integration in implants through additive manufacturing technology and smart materials (European Forum on Rapid Prototyping; Rapid Prototyping & Manufacturing). Paris (Frankreich), 12. - 14. Juni 2012
Neugebauer, Reimund ; Rotsch, Christian ; Scherer, Sandra ; Werner, Michael ; Böhm, Andrea ; Töppel, Thomas ; Bräunig, Jan ; Senf, Björn: Topology-Optimized Implants: Medical Requirements and Partial Aspects of a Design Engineering Process Chain. In: Schuh, Günther; Uhlmann, Eckart; Neugebauer, Reimund (Hrsg.): Future trends in production engineering : Proceedings of the first Conference of the German Academic Society for Production Engineering. Heidelberg, New York, Dordrecht, London : Springer, 2013, S. 33–46
Kontakt:
Fraunhofer IWU, Thomas Töppel, thomas.toeppel@iwu.fraunhofer.de, +49 351 4772-2152
Partner:
Fraunhofer FEP (Beschichtungstechnik)