Projekt: MINIBA – Minimierung der inneren Bauteilspannungen von additiv durch Selective Laser Melting hergestellten individualisierten Gelenkprothesen

Ein großes bisher ungelöstes Problem sind die während des SLM-Prozesses entstehenden elastischen und plastischen Stauchungen und Dehnungen im Bauteil, welche zu inneren Bauteilspannungen führen. Diese können auch durch aufwändige Wärmenachbehandlung nicht vollständig beseitigt werden und führen im Nachgang zu funktionshinderlichen oder funktionsverhindernden strukturellen Inhomogenitäten. 

Dieser technologischen Herausforderung stellt sich das geplante Forschungsprojekt MINIBA mit dem Ziel, dem SLM Selective Laser Melting (SLM) neue Anwendungen speziell im Bereich der individualisierten Gelenkprothetik zu erschließen. Der Fokus des Projektes liegt dabei auf der Optimierung der sogenannten Supportstrukturen. Diese sind für die eigentliche Bauteilfunktion nicht erforderlich, sondern dienen dazu, das entstehende Bauteil auf der Bauplattform der SLM-Anlage zu fixieren, die prozessbedingt entstehende Wärme abzuleiten und Deformationen während des Bauprozesses zu vermeiden.

Die Optimierung der Supportstrukturen erfolgt im Projekt auf Basis einer Prozesssimulation. Die Grundlage für diese Simulation soll durch die Analyse der prozessbestimmenden Wärmeenergieströme und Temperaturgradienten sowie eine darauf aufbauende Modellierung des Zusammenhangs zwischen Supportgeometrie und Wärmeableitung geschaffen werden. Die Optimierung wird abschließend an ausgewählten gelenkprothetischen Komponenten verifiziert.

Laufzeit: 2021 – 2022

Förderung: HMWK, "Forschung für die Praxis"

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Damian Großkreutz