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Vortrag

WEB Additiv gefertigte funktionelle Bauteile für die biomedizinische Forschung

Freitag (15.05.2020)
09:40 - 09:55 Uhr Raum 2
Bestandteil von:


Die additive Fertigung zeichnet sich durch ein hohes Maß an Designfreiheit und Individualisierung aus und eignet sich daher hervorragend zur Herstellung von Testkörpern für die biomedizinische Forschung. Ein schnelles und kostengünstiges Verfahren, um medizinische Testkörper herzustellen, ist das DLP-Verfahren, bei dem das Bauteil aus lichtaushärtendem Photopolymer schichtweise erstellt wird. Mit diesem Verfahren können Bauteile aus einem breiten Materialspektrum mit hoher Detailtreue und Präzision hergestellt werden. Darüber hinaus können die mechanischen, elektrischen, magnetischen oder optischen Eigenschaften der Photopolymere durch Hinzugabe von Additiven beeinflusst werden. Additive sind Zusatzstoffe, die in geringen Mengen in dem Photopolymer gelöst oder verteilt werden, um gewünschte Materialeigenschaften herbeizuführen und einzustellen.

Testkörper mit definierten magnetischen Eigenschaften konnten bisher nicht erzeugt werden. Sie sind aber von hoher Bedeutung für die Arbeiten in der medizinischen Metrologie der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, zum Beispiel als langzeitstabile Kalibrierkörper oder als Phantome in der biomedizinischen Bildgebung. Um derartige Objekte mit definierten magnetischen Eigenschaften zu generieren, wurde zunächst die gesamte Prozesskette von der Herstellung des magnetischen Komposits bis hin zur Generierung von Testkörpern mittels DLP-Verfahren und deren Post-Processing abgebildet.

Grundlage für diese Arbeiten bildet eine neu entwickelte Anlage zur automatisierten Homogenisierung der Materialkomponenten sowie die Prozess- und Qualitätskontrolle mittels Magnetpartikelspektroskopie. Als Additive dienen magnetische Nanopartikel, die dank ihrer besonderen magnetischen Eigenschaften vielfältige Einsatzmöglichkeiten, in der Medizintechnik, aber auch im Maschinenbau und in anderen industriellen Bereichen besitzen. Sie bestehen meist aus einem magnetischen Eisenoxid-Kern im Größenbereich von 5 nm bis 50 nm und einer nichtmagnetischen Hülle aus organischen Materialien oder Siliziumoxid.

Mit Hilfe der entwickelten Prozedur konnten erstmals magnetische Referenzmessobjekte hergestellt und mit Hilfe magnetischer Bildgebungsverfahren erfolgreich abgebildet werden. Die Ergebnisse ermöglichen weitergehende Untersuchungen, etwa zur Fertigung von abbildungstreuen medizinischen Modellen (Organe, Gefäße) mit definierten magnetischen Eigenschaften.

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Norbert Löwa
Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dirk Gutkelch
    Physikalisch-Technische Bundesanstalt
  • Rebecca Hoffmann
    Physikalisch-Technische Bundesanstalt
  • Dr. Frank Wiekhorst
    Physikalisch-Technische Bundesanstalt