Implantate, Prothetik, Rehabilitationstechnik

Projektvorhaben

DesiJet (geplanter Projektstart: 10.2020; F.O.M.)

Design-Guidelines für die Fertigung von Metall-Bauteilen mittels Binder Jetting

Obwohl die Herstellung 3D-gedruckter Metallbauteile mittels Binder Jetting eine kostengünstige Alternative zu den etablierten additiven Fertigungsverfahren darstellen kann, sind die derzeit noch erforderlichen Iterationsschleifen bis zu einem prozesssicheren Bauteilaufbau zeitaufwendig und kostspielig. Das Projektziel ist, detaillierte Design-Richtlinien für die fertigungs- und nachbearbeitungsgerechte Bauteilkonstruktion zu erstellen, die sich auf verschiedene Werkstoffe übertragen lassen sollen.

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Laufende Projekte

iTEX-4-MoRe (01.2020-12.2022; IGF-Nr. 21117 BR; DECHEMA)

Intelligente Textilien für Physiotherapie in der mobilen Rehabilitation

Anzahl und Dauer physiotherapeutischerAnwendungen reichen nicht aus, um dauerhafte Ergebnisse zu erzielen. Ein in Textil integriertes Monitoringsystemfür die häuslicheAnwendung zur Unterstützung von Patienten und Therapeuten bei der Bewertung der Übungsqualität. 

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LightTraum (11.2019-10.2021; IGF-Nr. 20423 N; F.O.M.)

Entwicklung der LightPLAS-Schichtchemie zur Adhäsionsreduzierung von humanen Zellen auf Traumaimplantaten

Bei der Versorgung von Knochenfrakturen verbleiben Implantate oft nur temporär im Körper. Ihre Entnahme wird jedoch aufgrund des Bewuchses durch z. B. Knochenzellen erschwert. Eine starke Zelladhäsion ist Ursache hoher OP-Risiken und Versorgungskosten. Die effektive Reduktion der Zellhaftung durch LightPLAS-Beschichtung des Implantats wurde demonstriert. Projektziel ist, verbleibende Nutzungs hürden durch Erhöhung der Prozesssicherheit abzubauen.

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EBIN (03.2019-08.2021; IGF-Nr. 20594 BR; DECHEMA)

Elektrochemische Bearbeitung für Implantatkomponenten aus Nickel-Titan-Legierungen

Die Integration von Nickel-Titan-Elementen in Implantaten erfordert häufig komplexe Geometrien, welche wiederum durch die Fertigungsverfahren der FGL-Komponenten limitiert sind. Ziel des Projektes ist die Herstellung komplexer FGL-Geometrien mit geringen Strukturgrößen bei gleichzeitiger Erhaltung der Aktorfunktionalität.

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MyringoSeal (02.2019-04.2021; IGF-Nr. 20533 BR; DECHEMA)

Biomimetische, langzeitresorbierbare und funktionale Trommelfellimplantate

Es existieren keine zugelassenen Trommelfellimplantate, die die biomechanischen (Schwingungsverhalten, Stabilität, Defektgröße) und biologischen Anforderungen an einen Trommelfellersatz erfüllen. Projektziel ist die simulations-gestützte Entwicklung einer flexiblen Technologie zur Realisierung biomimetischer, langzeitresorbierbarer funktionaler und stabiler Trommelfellimplantate.

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CP-Titan Grad 4+ (01.2018-04.2021; IGF-Nr. 19708 N; DECHEMA)

Biokompatible, Aluminium-und Vanadium-freie Titanlegierung auf Basis technisch reinen Titans für Medizintechnikanwendungen

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.

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ODIN (09.2018-02.2021; IGF-Nr. 20302 N; F.O.M.)

Osseodisintegration enossaler Implantate mit biophysikalischen Methoden

Implantate können im menschlichen Knochen irreversibel festwachsen (Osseointegration). Zur Entfernung sind die Implantate herauszufräsen, was erhebliche Knochendefekte verursacht. Ziel dieses Projekts ist eine gewebeschonende, intentionelle Osseodisintegration.

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I3-Graft (04.2017-09.2019; IGF-Nr: 18774 BR; FKT)

Integrale Fertigung von maßgeschneiderten Implantaten für Aneurysmen

Die Behandlung krankhafter Erweiterungen von Gefäßen (Aneurysmen) erfolgt mit Stentgrafts. Die Gerüststruktur wird aktuell arbeitsintensiv und zeitaufwändig in Handarbeit eingenäht und verursacht hohe Implantatkosten. Im Projekt werden Lösungen für die geometrische Strukturausbildung integral gefertigter und komplexer patientenspezifischer Stentgraftsmittels simulationsgestützter Jacquard-Spulenschützen-Webtechnologie sowie eine modulare CAD-gestützte Prozesskette entwickelt.

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Mini-ProFoam (07.2017-08.2019; IGF-Nr. 19628 N; IKV)

Reduzierung der Verarbeitungstemperatur und Verbesserung der Fließfähigkeit von biodegradierbaren Kunststoffen bei der Verarbeitung im Mikrospritzgießen

Der limitierende Faktor bei der Funktionalisierung und Verbesserung von Implantaten aus resorbierbaren Kunststoffen sind die im großserientauglichen Spritzgießen auftretenden hohen Temperaturen. Sie verhindern die Integration von temperatursensiblen Wirkstoffen und die Verstärkung mit resorbierbaren Fasern. Ziel des Projekts ist die Verringerung der Temperaturbelastung und Verbesserung der Fließfähigkeit resorbierbarer Thermoplaste, um das Anwendungs spektrum in der Medizintechnik zu erhöhen.

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Abgeschlossene Projekte

Zahnfee (09.2016-12.2018; IGF-Nr. 19157 N; DECHEMA)

Ziel des Vorhabens war die Verbesserung der Alterungsbeständigkeit von Zirkoniumdioxid-Titan-Verklebungen an zweiteiligen Abutments und damit einhergehend die Reduzierung der Ausfallrate solcher Abutments im Einsatz optimierter und standardisierter Prozesse. Dabei wurde der Fokus auf eine Standardisierung des Prozesses und eine zusätzliche Verbesserung durch ein geeignetes Vorbehandlungsverfahren gelegt.

IGF-Erfolgsnote

Kleben von zweiteiligen Abutments in der Zahnimplantologie

KiTS 2.0 (10.2016-09.2018; IGF-Nr. 19200 BR; DECHEMA)

Kindgerechtes Therapiegerät und Simulationsplattform für Skoliosebehandlung

Ziel des Projekts war, ein modulares Gerätekonzept für die FED-Therapie (FED = Fixation, Elongation, Derotation) zu entwickeln. Aus einem „Modulbaukasten“ lassen sich Gerätekonfigurationen anwenderspezifisch zusammenstellen. Bereits im Projekt ist neben der FED-Therapie und der Korsettsimulationsplattform auch die isometrische Muskelfunktionsanalyse berücksichtigt worden. 

IGF-Erfolgsnote

GradedTi-13-13 (04.2014-09.2017; IGF-Nr. 18116 N; DECHEMA)

(α+ β)-Titanlegierung Ti Nb13 Zr13 mit gradierten Eigenschaften für den Einsatz als Implantatwerkstoff

Projektziel war die Einstellung gradierter mechanischer Eigenschaften in einem Implantat aus der Titanlegierung Ti-13Nb-13Zr, das das Anforderungsprofil von Implantatschaft und -kopf erfüllt. Zusätzlich sollte eine Oberflächenmodifikation erfolgen, um das Anwachsverhalten in den Knochen zu verbessern.

IGF-Erfolgsnote