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A. Rizk:
"Characterization and development of biocompatible and -degradable photopolymers for lithographybased additive manufacturing";
Supervisor: J. Stampfl, R. Liska; Inst. für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie, 2019; final examination: 01-31-2019.

Lithographiebasierte additive Fertigung, genauer das sogenannte Digital Light Processing (DLP), ist zu einer etablierten additiven Fertigungstechnologie geworden, um Teile mit hoher Präzision und Auflösung für biomedizinische Anwendungen herzustellen. Photopolymere auf Basis von Vinylester weisen eine gute Biokompatibilität und -abbaubarkeit auf. Die mechanischen Eigenschaften solcher Biophotopolymere müssen jedoch verbessert werden, um als Knochenersatzmaterial einsatzfähig zu werden. Daher werden in dieser Arbeit Monomere auf Vinylesterbasis mit dem Co-Monomer Divinylcarbonat zur Bildung zäher Photopolymere vermischt. Zusätzlich wird das Polymernetzwerk durch einen kontrollierten Nachhärtungsprozess optimiert. Die mechanischen Eigenschaften dieser neuartigen Photopolymere wurden mittels Zugversuch, Schlagprüfung und dynamisch-mechanischer Analyse analysiert mit dem Ergebnis, dass die entwickelten Formulierungen bessere Werte in Festigkeit und Zähigkeit aufzeigen konnten und sich somit für biomedizinische Anwendungen eignen. Weiters wurde mit einem erfolgreichen Druckversuch einer Gerüststruktur aus dem entwickelten Harz die Verbaubarkeit via Hot-Lithography des entwickelten Bio-pohotopolymers demonstriert. Biophotopolymere auf Vinylester- und Carbonatbasis zeigen aufgrund der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu hochvernetzten Acrylatharzen eine niedrigere Härtungsgeschwindigkeit. Die langsame Strukturierung des Polymernetzwerks endet beim Drucken in Schichtheterogenitäten. So wurde mit der Analyse via Nanoindentation ein neuer Weg gefunden, um diese Inhomogenität zu charakterisieren. Darüber hinaus wurde der Einfluss von Lichtabsorber auf die, von der Eindringtiefe abhängigen, mechanischen Eigenschaften beim Nachbelichtungsprozess untersucht. Es wurde entdeckt, dass eine große Menge an Lichtabsorber bei konstanter Durchhärtungstiefe für gute mechanische Eigenschaften des Grünkörpers entscheidend ist. Die Schichtheterogenität konnte erfolgreich detektiert werden. Ein Nachhärten der Probe konnte diese Schichtheterogenität nicht entfernen. Eine Behandlung mit Gammastrahlung im Zuge der Gamma Sterilisation führte nicht, unabhängig von der Bauteilhöhe, zu homogeneren globalen mechanischen Eigenschaften. Die Schichtheterogenität wurde auch dabei nicht vollständig eliminiert.