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3D-Druck zellulärer Keramikkörper (Ca3(PO4)2) auf Basis von Kapillarsuspensionen

3D-Druck zellulärer Keramikkörper (Ca3(PO4)2) auf Basis von Kapillarsuspensionen
type:Bachelorarbeit
time:nach Vereinbarung
tutor:

David Menne

Nichtmetallische, poröse Sinterwerkstoffe werden in unterschiedlichen Bereichen als Funktionswerkstoffe eingesetzt, so z.B. in der Filtration von Getränken, chemischen Abwässern oder Heißgasen, als Katalysatorträger oder Elektrodenmaterial, sowie in der Medizintechnik. Das Anwendungsgebiet wird vor allem von der Art des verwendeten Werkstoffs, der Porosität und der Porengrößen bestimmt.

In der Medizintechnik wird der 3D-Druck von Knochenersatzwerkstoffen immer bedeutender, da auf diese Weise ein direkter Druck von porösen Körpern mit einstellbaren Geometrien und kontrollierten Werkstoffeigenschaften möglich ist. In Vorgängerarbeiten wurden 3D-gedruckte zelluläre Keramikkörper aus Aluminiumoxid und Zeolith erfolgreich hergestellt, charakterisiert und optimiert. Kapillarsuspensionen können hier als Precursor zur Herstellung von hochporösen Sinterkörpern mit offener Porosität > 50% eingesetzt werden.

In dieser Arbeit soll auf Basis dieses Vorwissens für den Feststoff β-Tricalciumphosphat (TCP) ein 3D-Druckverfahren für die Herstellung zellulärer Objekte mit komplexer Struktur gefunden werden, die anschließend für den Einsatz als Knochenersatzwerkstoff optimiert werden. Hierbei liegt der Fokus auf der Auswahl geeigneter Flüssigkeiten, die als Haupt- oder Zweitphase eingesetzt werden können. Weiterhin ist ein geeigneter Prozessweg zur Aufbereitung agglomeratfreier TCP-Pasten zu erarbeiten. Das Ziel ist der Druck von defektfreien zellulären Objekten.

Zu variierende Parameter sind:

  • Art und Zusammensetzung der Haupt- und Zweitphase
  • Dispergier- und Desagglomerationsbedingungen
  • Druckparameter (Düsendurchmesser, Druckgeschwindigkeit, Druckgeometrie)
  • Entbinder- und Sinterbedingungen

Durch Untersuchung der Porenstruktur (Porosität, REM, Porengröße) und Bestimmung der mechanischen Festigkeit sollen die hergestellten Keramiken charakterisiert werden.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in schriftlicher Form zu dokumentieren und in einem Seminarvortrag vorzustellen.