Material Innovativ 2009

Durch die unterschiedlichen Anforderungen an zukünftige Automobile - Reduzierung CO2 Ausstoss, höhere Crashanforderungen, Steigerung des Komforts, verschärfter Wettbewerb - gewinnen die Entwicklung und Einführung neuer Materialien und innovativer Prozesse immer größere Bedeutung.

Werkstoffanforderungen in der Medizingerätetechnik - von der einfachen Geräteverkleidung bis zum High-End Röntgenstrahler gibt es vielfältige Anforderungen an die eingesetzten Materialien, z.B. hinsichtlich Gewicht, mechanischer Festigkeit, Strahlenbeständigkeit, Isolationsvermögen, Hochtemperaturfestigkeit und natürlich auch Materialkosten.

Der Einsatz modifizierter Kunststoffe und Funktion integrierende Fertigungsverfahren ermöglicht völlig neue Lösungen für innovative und marktgerechte Produkte.

Es wird kurz der Einsatz von Kunststoffen in der Medizintechnik beschrieben und dabei auf die in diesem Feld relevanten Anforderungen eingegangen. Dann wird das Potential von Oberflächenbehandlung für diesen Bereich beschrieben. Dabei wird sowohl die Präparation von Kunststoffoberflächen wir auch deren analytische Überprüfung anhand von Beispielen erläutert.

Leichter, sicherer, komfortabler, schöner, funktionaler,...und billiger - sind die Kosten eines innovativen Produktes eine Zieleigenschaft unter Vielen, oder doch weit mehr - Anregungen zum Nachdenken anhand von Beispielen und ein Plädoyer für mehr Forschungsausgaben.

Vorgestellt werden zweikomponentige PUR-Systeme für Gießanwendungen und Sandwichbauteile sowie Innovationen aus dem Bereich thermoplastischer Polyurethane (TPU) mit hoher Lichtstabilität für Interieuranwendungen.

Mit der Anwendung von innovativen technischen Thermoplasten können Gewichtseinsparungen von bis zu 50% in Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, wie z.B. für Kotflügel, Verscheibungen und Verkabelungen, erreicht werden. SABIC Innovative Plastics hat mit dem Technical Demonstrator Vehicle QarmaQ verschiedene dieser Lösungsmöglichkeiten vorgestellt. Neben dem Leichtbau kann über innovative Herstellungsverfahren der „Carbon Footprint“ verbessert werden wie mit der iQ* Produktfamilie demonstriert.

Über Rapid Prototyping-Verfahren können Individual-Implantate, wie z.B. Knochenimplantate im Schädelbereich oder Dentalrestaurationen, hergestellt und exakt an den jeweiligen Patienten angepasst werden.

Prothesen außerhalb des Körpers, so genannte Exoprothesen, werden unter anderem eingesetzt, um ganze Gliedmaßen zu ersetzen. Die Materialanforderungen sind hierbei sehr vielseitig, da es gilt, unterschiedliche Werkstoffe zu hochfunktionalen Bauteilen zu kombinieren.

Das Spektrum reicht von Metallen über Kunststoffe bis hin zu Faserverbundwerkstoffen. Werden beispielsweise in eine Beinprothese aus Metall und Kunststoff modulare Bauteile aus Carbonfaserwerkstoffen integriert, erleichtert dies dem Anwender die Handhabung der Prothese  wesentlich. Er profitiert dabei nicht nur von der erzielbaren Gewichtsreduktion.

Seine Prothese stellt ihm auch in bestimmten Phasen des Schrittzyklus zusätzliche Energie zur Verfügung, da sie in der Lage ist kinetische Energie zu speichern. So kann auch die Funktion nicht mehr vorhandener Muskelgruppen ersetzt werden. Als weitere Materialklasse beim Prothesenbau spielen auch noch textile Elemente eine Rolle, die beispielsweise zur Schmerzprophylaxe eingesetzt werden.

Professor Jakob präsentiert das Anwendungsportfolio der Magnetresonanzverfahren, insbesondere den Bereich der MR-kompatiblen Materialien.

Beispiele für die Ausweitung der praktischen Einsatzmöglichkeiten von Kunststoffen für den Leichtbau.

Durch werkstofflichen, konstruktiven und prozesstechnischen Leichtbau unter geschickter Kombination des Niederdruck- und Hochdruckformens konnte Funktionaler Leichtbau durch die Verwendung von Faserverbundkunststoffen in den Crashanwendungen Leichtbaurücksitzlehne und Stoßfängerträger des BMW M3 Coupes erfolgreich realisiert werden.

Faserverbundwerkstoffe und andere Leichtbaukomponenten sollen helfen, den Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge und damit den CO2-Ausstoß zu verringern. 
Das Joint Venture Benteler SGL GmbH & Co. KG  hat den Fokus auf Composite Bauteile für die Automobilindustrie. Es hat auch die Möglichkeit, Composites mit Stahl zu so genannten Hybridteilen zu kombinieren – unter Berücksichtigung der Großserientauglichkeit. Erste Entwicklungsprojekte sind bereits angelaufen.

Exzellente und individuell maßgeschneiderte Werkstoffe und Funktionsmaterialien sind die stoffliche Basis von Produkterfolgen im Bereich dreidimensionaler Bauteile und Komponenten in der Regenerativen Medizin und der Medizintechnik.

Funktionelle Modifikation von Kunststoffen wie z.B. antimikrobielle Einstellungen, Barriereeigenschaften, Reduktion von Reibung und Adhäsivität.

Diverse biokompatible Kunststoffe, in ihrer Anwendung einer Mikroblutpumpe (Kurzzeitimplantat), mit dem speziellen Augenmerk auf den Mikrospritzguß („Einmalartikel“ in größere Stückzahl)