Ersatz für den kleinsten Knochen

»Wir fertigen exakte Kopien des filigranen Gehörknöchelchens. Der Spritzguss mit sehr feinem Metallpulver ermöglicht es uns, diese winzigen Strukturen zu reproduzieren«, erklärt Philipp Imgrund vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen.

Bisher ist die Herstellung von kleinsten Teilen aus Metallen, zum Beispiel mittels Ätz- oder Frästechniken, sehr aufwändig und für viele Metalle nicht geeignet. Beim Mikro-Metallpulverspritzgießen (Mikro-MIM) dagegen können die Wissenschaftler unterschiedliche Materialien kombinieren und in Form bringen.

Schon seit längerem können winzige Teile aus Edelstählen gefertigt werden. Nun sind die Forscher in der Lage, diese sehr kleinen und feinen Bauteile aus biokompatiblen Stoffen wie Titan und Titanlegierungen zu produzieren.

In einer Pilotserie haben die Forscher nun 300 Kleinstteile mit einem Gewicht von 5,4 Milligramm bei einer Wandstärke von nur 0,3 Millimeter angefertigt. »Wir sind jetzt in der Lage, mit dem Mikro-MIM-Verfahren eine Serienproduktion zu starten«, betont Imgrund. »Am Beispiel des Steigbügels demonstrieren wir die Grenzen und Möglichkeiten des Verfahrens und der neuen Materialien.« Die Spritzgießform für den Demonstrator hat die Firma Krämer Engineering, Rendsburg, konzipiert und gebaut.

Für den Spritzguss kleinster Teile vermischen die Forscher das feine Metallpulver mit einem organischen Bindemittel, danach kann das Gemisch auf einer Spritzgießmaschine wie ein Kunststoff verarbeitet werden. Anschließend wird das Bindemittel aus dem Bauteil ausgetrieben und dieses zu hoher Dichte gesintert. »Wir variieren Pulver und Bindemittel und entwickeln die geeigneten Spritzgieß- und Sinterprozesse. Unser Ziel ist es, reproduzierbare Qualität für sehr komplexe Mikroteile zu erreichen und diese bei Bedarf mit weiteren

Funktionen auszustatten,« beschreibt Imgrund. Die Teile können beispielsweise an besonders beanspruchten Stellen mit höherfestem Material verstärkt werden oder besondere magnetische Eigenschaften aufweisen.