Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Jülicher Brennstoffzellen-Know-how hält Einzug in die Biomedizin

23.08.2002


Diese hochporöse Halbkugelschale aus Titan haben Jülicher Wissenschaftler mit der Platzhaltermethode gefertigt: Sie dient als Prototyp für ein Hüftimplantat.

Foto: Forschungszentrum Jülich


Hochporöse Werkstoffe: Von der Brennstoffzelle in die Hüfte

Am Forschungszentrum Jülich entwickeln die Wissenschaftler neue Materialien für bessere Brennstoffzellen. Doch für ihre hochporösen Werkstoffe - Substanzen mit vielen Hohlräumen, ähnlich einem löchrigen Käse - interessieren sich neuerdings auch Biomediziner. Denn: In einem mittlerweile patentierten Verfahren stellen die Jülicher Wissenschaftler hochporöse Halbzeuge mit veränderlicher, aber sehr gleichmäßiger "Lochgröße" her. An dem Prototyp eines Hüftimplantates aus porösem Titan haben sie ihre Technik optimiert.

Für medizinische Implantate hat Titan den Vorteil, dass es für die Patienten bestens verträglich ist. Knochenimplantate werden in der Regel aus reinem Titan oder Titanlegierungen hergestellt. Die Oberflächen müssen aber nachträglich porös gemacht werden, damit sie mit dem Knochen verwachsen. Besser wäre es, das Implantat direkt aus hochporösem Material zu fertigen. Dieses könnte Federungseigenschaften und Stabilität des Knochens sehr gut imitieren. Doch das ist nicht einfach, denn: Wie man sich leicht vorstellen kann, ist ein Material umso empfindlicher gegenüber mechanischer Bearbeitung, je poröser, je löchriger es ist. Zudem ist gerade poröses Titan schwierig herzustellen.

Ein Lösungsansatz für diese Probleme kommt von ungewöhnlicher Seite: Aus der Brennstoffzellenforschung. Normalerweise fertigen die Wissenschaftler des Instituts für Werkstoffe und Verfahren der Energietechnik (IWV-1, Leiter Prof. Dr. Detlev Stöver) hochporöse Strukturen aus temperaturbeständigen Werkstoffen, die als Substrate und Elektroden für Hochtemperatur-Brennstoffzellen dienen. Dazu verwenden sie unter anderem die Platzhaltermethode: Der Platzhalter, eine Substanz mit bestimmten chemischen Eigenschaften, wird zunächst mit dem jeweiligen Materialpulver gemischt und die Mischung anschließend unter hohem Druck zu Platten oder Zylindern verpresst. Anschließend wird der Platzhalter im Ofen wieder entfernt, übrig bleibt das "löchrige" Material. Im letzten Schritt wird dieses durch Erwärmung - durch Sintern - verfestigt. "Mit unserem Verfahren können wir die Porengröße über einen großen Bereich bis maximal zwei Millimeter sehr genau einstellen", erklärt Dr. Martin Bram vom IWV-1. "Das ist für viele Anwendungen - nicht nur für die Brennstoffzelle - von großer Bedeutung. Gleichzeitig verleiht der Platzhalter den gepressten ‚Rohlingen’ eine ausreichende Stabilität, so dass wir sie vor Entfernung des Platzhalters konventionell mechanisch bearbeiten können."

Die Jülicher Wissenschaftler haben die vielfältigen Möglichkeiten ihres Verfahrens erkannt und ihr Know-how an den verschiedensten Werkstoffen getestet. "Gerade für das biomedizinisch interessante Titan ist es schwierig, einen geeigneten Platzhalter zu finden. 99 Prozent aller möglichen Substanzen verunreinigen das Titan so stark, dass es für biomedizinische Anwendungen ungenügende Eigenschaften aufweist", sagt Martin Bram. "Doch mit den Platzhaltern, die wir verwenden, konnten wir auch Titan erfolgreich verarbeiten." Als Beispiel haben die Jülicher Wissenschaftler aus einem porösen Titan-Rohling Halbkugelschalen gefertigt, die für die Verankerung eines Hüftimplantats im Hüftknochen vorgesehen sind. Kein Wunder also, dass sich die Biomedizin dafür interessiert, beispielsweise eine Schweizer Firma, die schon eine Lizenz zum patentierten Herstellungsverfahren für hochporöse Implantate erworben hat.

- rdr - | Aktuelles

Weitere Berichte zu: Biomedizin Brennstoffzelle Implantat Platzhalter Titan

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Kunststoffstrang statt gefräster Facette: neue Methode zur Verbindung von Brillenglas und -fassung
28.04.2017 | Technische Hochschule Köln

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie