Pulvermetallurgische Herstellung von porösem Titan und von NiTi-Legierungen für biomedizinische Anwendungen

In der vorliegenden Arbeit wurden pulvermetallurgische Verfahrenstechniken für die endkonturnahe Fertigung von Titan-Implantaten mit definierter Porosität sowie NiTi-Implantaten mit vollständig ausgeprägten Formgedächtniseigenschaften entwickelt. Poröse Implantate haben eine hohe Attraktivität für biomedizinische Anwendungen, da sie eine gute Verankerung im menschlichen Skelett aufweisen, wenn der Knochen in die Poren einwächst. Weiterhin wird durch die Anpassung der elastischen Eigenschaften an den Knochen das Risiko der Spannungsabschirmung (sog. Stress-shielding) auf ein Minimum reduziert. Implantate und medizinische Instrumente aus NiTi besitzen aufgrund des Formgedächtniseffekts einzigartige mechanische Eigenschaften, die die Funktion maßgeblich bestimmen. Für beide Werkstoffklassen ist die konventionelle Fertigung über die schmelzmetallurgische Route mit anschließender Umformung und mechanischer Bearbeitung schwierig, da sich aufgrund der Porosität bzw. des Formgedächtniseffekts ein hoher Werkzeugverschleiß ergibt. Neben einer umfassenden Beschreibung der in der Arbeit entwickelten Verfahrenstechniken erfolgte eine grundlegende Charakterisierung der spezifischen mechanischen und biologischen Eigenschaften. Die erzielten Ergebnisse werden unter Berücksichtigung der relevanten Literatur diskutiert und hinsichtlich ihres industriellen Umsetzungspotentials bewertet. Das große Potential der pulvermetallurgischen Verarbeitung beider Werkstoffklassen für biomedizinische Implantate konnte an einer Reihe von Prototypen (Schale für ein Hüftimplantat, Wirbelsäulenimplantat zum Bandscheibenersatz, Zahnimplantat, Fußklammer) verdeutlicht werden. Ein Höhepunkt der Arbeit war die Lizenzierung der Platzhaltermethode an die Fa. Synthes, die 2007 ein in der Porosität gradiertes Wirbelsäulenimplantat auf den Markt gebracht.