Projektbeschreibung Add-bite:
Entwicklung von patientenspezifischen additiv gefertigten Unterkieferimplantaten mit biotechnologisch inspirierten funktionellen Gitterstrukturen

"Ausgangslage:
Aufgrund des demografischen Wandels sowie verbesserter und häufigerer operativer Eingriffe erfolgt eine stetige Steigerung des Bedarfs an medizintechnischen Produkten. Die individuellen anatomischen Eigenschaften des Patienten (bspw. Körpergröße und Alter) sollen dabei durch individualisierte Produkte mit lokal angepassten Eigenschaften berücksichtigt werden, um eine möglichst gute Passfähigkeit und schnelle Heilung zu realisieren. Die in Indien handelsüblichen Implantate zum Ersatz des gesamten Kiefergelenks (Total Mandibular Joint, TMJ) passen hinsichtlich ihrer Passform nicht ideal zur Anatomie der indischen Bevölkerung. Daher scheinen patientenspezifische, anatomisch optimierte Kiefergelenkimplantate eine bessere Alternative als die vorhandenen Standardimplantate zu sein. Die additive Fertigung von Titan bietet grundsätzlich die Möglichkeit, patientenindividuelle Implantate mit besonderen Vorteilen im Vergleich zu konventionell gefertigten Implantaten herzustellen.

Ziel:
Ziel des Projekts ist die Herstellung räumlich variierter, gitterförmiger und gleichzeitig patientenspezifischer Kiefergelenkersatzimplantate, welche die Osseointegration fördern und gleichzeitig eine gute Passform der Kiefergelenkimplantate gewährleisten sollen. Dazu gilt es, lokal variierende Gitterstrukturen gezielt herzustellen, um eine ideale Steifigkeit in Kombination mit einem guten Knocheneinwuchs für Kiefergelenkersatzimplantate zu erreichen. Dies soll zu einer besseren biomechanischen Leistung des Implantats führen und das sog. ""stress-shielding"", eine Minderung der Knochendichte, falls die mechanischen Eigenschaften des Implantats zu stark von denen des ersetzten Knochengewebes abweichen, verhindern.

Vorgehen:
Zur Lösung der Forschungsfrage werden optimierte Prozessstellgrößen im PBF-LB Prozess für die Herstellung von Titan-Bauteilen mit und ohne lokal variierenden Gitterstrukturen bestimmt. Dabei soll die Oberflächenmorphologie und -topologie hinsichtlich idealem Zelltyp angepasst werden. Weiterhin werden die Endbearbeitungsverfahren Gleitschleifen, elektrochemisches Polieren und kryogene Zerspanung zur gezielten Modifikation der Oberflächen analysiert. Hierbei sollen auch die international definierte Normen für Implantate berücksichtigt werden. Die Untersuchung der resultierenden mechanischen Eigenschaften (insb. Zugfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Härte) der Gitterstrukturen soll eine hohe Lebensdauer und Imitierung des ersetzten Knochengewebes garantieren. "