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FOR 5250 TP-3: TPMS-Gitterstrukturen für Implantate

Mechanismenbasierte Charakterisierung des Ermüdungs- und Korrosionsermüdungsverhaltens von additiv gefertigten TPMS-Gitterstrukturen unter physiologischen Bedingungen



Das Ziel der Forschungsgruppe besteht darin, eine ganzheitliche Lösung für die Herstellung, Charakterisierung und simulationsgestützte Auslegung von additiv gefertigten Implantaten in der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde unter Berücksichtigung der physiologischen Bedingungen der individuellen Knochensituation zu entwickeln und zu validieren. Hierbei sollen insbesondere Situationen adressiert werden, in denen eine standardisierte Lösung kein zufriedenstellendes Ergebnis liefert. Dies verlangt einen ganzheitlichen Qualifizierungsansatz und eine interdisziplinäre Betrachtung durch die Werkstofftechnik, die Medizintechnik und die Simulationstechnik. Das Forschungsziel soll in diesem interdisziplinären Konsortium auf Basis neuartiger und mechanismenbasierter In-vitro- und In-vivo-Prüfmethoden in Verknüpfung mit innovativen multi-skaligen Simulations- und Modellierungsmethoden (in silico) zur Beschreibung der mechanischen, biologischen und korrosiven Vorgänge sowie deren Wechselwirkungen realisiert werden. Aufgrund der vorhandenen Vielfalt und Komplexität des angestrebten Forschungsthemas ist eine interdisziplinäre Bearbeitung durch in ihren Fachgebieten ausgewiesene Wissenschaftler/innen unter Förderung von Nachwuchswissenschaftlern/innen unabdingbar.

Projektlaufzeit: 2022 - 2026

Konsortium: 8 Forschungsinstitute


Teilprojekt 3 (TP-3): Mechanismenbasierte Charakterisierung des Ermüdungs- und Korrosionsermüdungsverhaltens von additiv gefertigten TPMS-Gitterstrukturen unter physiologischen Bedingungen

Zentrales Ziel des TP-3 ist die ganzheitliche Charakterisierung des mikroskopischen und mechanischen Verformungs- und Schädigungsverhaltens unter zyklischer und korrosiver Beanspruchung von PBF-LB/M gefertigten sowie beschichteten Gitterstrukturen der Ti-6Al-4V-Legierung. Aufgrund des komplexen Szenarios werden die Beanspruchungsarten zunächst separat und in der Folge überlagert betrachtet, um die jeweils dominierenden Mechanismen zu erfassen. Nachdem in zeiteffizienten Korrosions- und quasistatischen mechanischen Untersuchungen der Einfluss der PBF-LB Prozessparameter bestimmt ist, wird ein optimaler Parametersatz definiert und zur Fertigung von vereinfachten 2DGeometrien auf Basis von TPMS-Strukturen (engl. triply periodic minimal surface) genutzt. Basierend auf der Ermüdungsfestigkeit und den -schädigungsmechanismen an Luft wird für die weiterführende Charakterisierung der Beschichtung hinsichtlich zyklischer Belastbarkeit sowie der Korrosionseigenschaften ein favorisierter 2DGittertyp gewählt. Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis der mechanischen und korrosiven Eigenschaften für den vereinfachten 2D-Fall aufzubauen und die Erkenntnisse auf 3D-Gitterproben zu übertragen. Zur Charakterisierung des anwendungsnahen Schädigungs-verhaltens werden In-vitro- Korrosionsermüdungsversuche an 3D-Gitterstrukturen durchgeführt und an explantierten Implantat-Knochen-Verbindungen (ex vivo) das mechanische Verhalten des Interfaces charakterisiert sowie der Steifigkeitsunterschied (stress shielding) quantifiziert.

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen (6) auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Barop (44) auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert. Folgen Sie den Schildern in Richtung Campus-Süd.

Der Lehrstuhl für Werkstoffprüftechnik sitzt im Gebäude Maschinenbau III. Sie erreichen dieses über Einfahrt 41, wo sich Parkplätze befinden. Das Sekretariat befindet sich im dritten Stock in E 03 - Raum 3.027.

Unter dem Link gelangen Sie zur Navigation mit Google Maps.

Adresse für Navigationsgeräte:

Baroper Straße 303

44227 Dortmund

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 15-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung nach Düsseldorf (Hauptbahnhof/Flughafen) über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Haltestelle mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Von dort ist der Campus Süd, wo das Fachgebiet Werkstoffprüftechnik seinen Sitz hat, über die H-Bahn in Richtung Eichlinghofen oder Campus Süd in fünf Minuten zu erreichen.

Nach Verlassen der H-Bahn an der Station "Campus-Süd" geradeaus über die Straße gehen. Die große Treppe hinaufgehen (Aufzug links neben der Treppe).

Nach der Treppe und unter der Überdachung direkt rechts gehen. Ca. 200m bis zum Ende durchgehen, das Gebäude Maschinenbau III befindet sich direkt am Ende des Weges.

Das Sekretariat befindet sich im dritten Stock in E 03 - Raum 3.027.

Die Dortmunder Stadtwerke DSW21 bieten einen interaktiven Liniennetzplan mit Fahrplanauskunft an.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

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Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark.

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