Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Künstlicher Knochen aus dem Computer

17.03.2006


Wie leicht darf ein Leichtbauteil sein? Wie groß dürfen die Poren werden, ohne dass die Stabilität leidet? Ein neues Simulationsprogramm kann die innere Struktur eines Bauteils berechnen. Auf der Hannover Messe, Halle 16 Stand D16, wird es vorgestellt.


Der Knochen und seine Computersimulation. Die Farben symbolisieren unterschiedliche Dichte. © Fraunhofer IFAM



Das Vorbild stammt aus der Natur: Knochen sind Meisterwerke des Leichtbaus, die höchsten Beanspruchungen standhalten. Unter der harten äußeren Schicht haben sie eine poröse Struktur. Die Löcher dieses "Schwamms" sind im Knochen nicht überall gleich groß: Flächig belastete Teile wie der Oberschenkelkopf weisen größere Poren auf als solche, die nur Kräfte in einer Richtung aushalten müssen, wie etwa der schlanke Mittelbereich des Oberschenkelknochens.

... mehr zu:
»Bauteil »Knochen »Leichtbau »Poren »Schicht


"Inzwischen können wir am Computer simulieren, welche innere Struktur ein Bauteil haben muss, damit es für eine bestimmte Anwendung optimal ausgelegt ist", berichtet Andreas Burblies vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM. Dazu wird das Werkstück - natürlich nur rechnerisch - in sehr kleine Würfelchen zerlegt. Für jedes einzelne dieser Elemente kann dann beispielsweise die erforderliche Festigkeit errechnet werden, wenn die äußeren Kräfte bekannt sind, die auf das Bauteil wirken. Die Bremer Forscher wenden dieses Verfahren der "Finiten Elemente" jetzt auch auf die porösen Materialien des Leichtbaus an. Zum Beispiel auf die Metallschäume, die im Automobilbau eingesetzt werden. Sie können damit herausfinden, wo die Poren klein sein müssen und wo größere Löcher ausreichen.

Bisher war es allerdings nicht möglich, solche Bauteile gezielt zu fertigen. Denn Metallschäume werden so ähnlich hergestellt wie Kuchen: aus Metallpulver und Treibmittel, das beim "Backen" - also beim Schmelzen des Metalls - ein Gas freisetzt. Dichteunterschiede lassen sich dabei nicht erzeugen. Die Bremer Forscher setzen deshalb auf Rapid Prototyping: Ein Laserstrahl schmilzt das Metallpulver nur dort auf, wo später die Stege der Poren sein sollen. Übriggebliebenes Pulver wird anschließend entfernt. Schicht um Schicht entsteht ein offen-poriges Material, das an jeder Stelle genau die gewünschte Dichte aufweist. "Wir können Bauteile herstellen, die höchste Anforderungen bei geringstem Gewicht erfüllen", freut sich Andreas Burblies.

Dafür interessieren sich zum Beispiel die Hersteller von Knochenimplantaten. Diese werden heute zwar auf den Millimeter passgenau gefertigt, doch sie bestehen aus massivem Titan. Implantate könnten den Belastungen noch länger standhalten, wenn sie auch die innere Struktur ihres natürlichen Vorbilds nachahmen - das hoffen Hersteller, Ärzte und Patienten.

Andreas Burblies | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ifam.fraunhofer.de

Weitere Berichte zu: Bauteil Knochen Leichtbau Poren Schicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Cyber-Schutz für Stromtankstellen
13.12.2018 | Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT

nachricht Fraunhofer FIT wird offizielle I4KMU Industrie 4.0-Testumgebung
13.12.2018 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Im Focus: An energy-efficient way to stay warm: Sew high-tech heating patches to your clothes

Personal patches could reduce energy waste in buildings, Rutgers-led study says

What if, instead of turning up the thermostat, you could warm up with high-tech, flexible patches sewn into your clothes - while significantly reducing your...

Im Focus: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

Show Time für digitale Medizin-Innovationen

13.12.2018 | Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Dreidimensionaler Herzmuskel aus Hautzellen gezüchtet

14.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neues Blut dank neuer Technik

14.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Chancen für den Tierschutz: Effizientes Testverfahren zum Betäubungsmittel-Einsatz bei Fischen

14.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics