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J. Stampfl:
"Generative Fertigung und Werkstoffprüfung von Polymeren und Keramiken für die Biomedizin";
Talk: 7. Werkstoffkongress, Leoben (invited); 12-03-2009 - 12-04-2009.

Photoaushärtbare Harze für die Stereolithographie bestehen aus reaktiven Monomersystemen, Photoinitiatoren, organischen Additiven sowie anorganischen Füllstoffen (Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliziumkarbid und Hydroxyapatit) . Durch geeignete Wahl dieser Komponenten lassen sich die strukturellen (E-Modul, Festigkeit) sowie funktionellen Eigenschaften (z.B. Biokompatibilität, Brechungsindex, Bioabbaubarkeit) des endgültigen Werkstoffes in weiten Bereichen einstellen. Auf Basis der oben erwähnten Grundkomponenten wurden eine Reihe von Harzsystemen entwickelt, die sich mit kommerziell verfügbaren generativen Fertigungsverfahren bearbeiten lassen.

Sinnvoll ist der Einsatz von generativen, schichtbasierten Fertigungsverfahren vor allem dann, wenn das zu fertigende Bauteil eine hohe geometrische Komplexität aufweist. Anhand mehrerer Anwendungsbeispiele werden verfügbare Rapid Prototyping System, die auf Photopolymerisation beruhen, hinsichtlich ihrer Eignung zur Strukturierung hochaufgelöster, dreidimensionaler Strukturen untersucht. Besonderes Augenmerk wird dabei auf Stereo­lithographie (SLA), Digital Light Processing (DLP) und Zweiphotonen­polymerisation (2PP) gelegt.

Für diese Systeme wurden eigens eine Reihe neuer Photopolymere entwickelt und hinsichtlich Zellverträglichkeit und mechanischer Eigen­schaften charakterisiert. Durch Verwendung der neu entwickelten Photopolymere können die mechanische Eigen­schaften des ausgehärteten Harzsystems über mehrere Größenordnungen variiert werden. So lässt sich beispielsweise der E-Modul im Bereich von 0,1 MPa (Photo-Elastomer) bis zu 380.000 MPa (dicht gesinterte Keramik, die mit SLA strukturiert wird) variieren. Einsatzmöglichkeiten für diese neuartigen funktionellen Photopolymere liegen vor allem in der Biomedizin (bioabbaubare Kunststoffe, Dentalwerkstoffe) und in der Photonik (optische Wellenleiter). Anhand einiger Beispiele werden Anwendungsmöglichkeiten dieser Materialien diskutiert.

Project Head Jürgen Stampfl:
ISOTEC III - Integrated Organic Sensor and Optoelectronic Technologies (Phase 3)