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 IT-Sicherheit beim autonomen Fahren
22.06.2018 | Fachhochschule St. Pölten

nachricht Schneller und sicherer Fliegen
21.06.2018 | Fachhochschule St. Pölten

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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