Semester-/Masterarbeit: Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von 3D-gedrucktem PEEK-Wirbelsäulenimplantat

01.04.2025, Studentische Hilfskräfte, Praktikantenstellen, Studienarbeiten

Semesterarbeit od. Masterarbeit (Arbeitsumfang wird entsprechend angepasst). Die Arbeit kann auf Deutsch oder Englisch verfasst werden. Die Arbeit findet an der Universität der Bundeswehr München (Neubiberg) statt und wird vor Ort durch ein Forschungsteam an der UniBw in Kooperation mit Lehrstuhl für Orthopädie und Sportorthopädie am Klinikum rechts der Isar (Prof. Rainer Burgkart) betreut.

Hintergrund:
Am energietechnischen Institut der UniBw München wurde ein hybrider Vakuum-3D- Drucker entwickelt, um Polymer-Bauteile aus hochschmelzenden Polymeren in einer Hochvakuumumgebung mit einer integrierten Beschichtungseinheit herzustellen. Die Beschichtung kann Schicht für Schicht zusätzliche Eigenschaften wie Leitfähigkeit, UV-Beständigkeit oder antimikrobiellen Eigenschaften der Polymeroberfläche verleihen. In der Medizintechnik könnte dieser Ansatz für die Herstellung von Implantaten wie Cages geeignet sein, wo nicht nur poröse 3D- Strukturen, sondern auch eine antimikrobielle und osteoinduktive Oberfläche von Vorteil sind.

Ziel der Arbeit:
In dieser Arbeit soll die mechanische Eigenschaft von 3D-gedruckten Cages mit Beschichtung untersucht werden. Hier werden zunächst Cages konstruiert und anschließend mit dem Vakuum-3D-Drucker hergestellt. In Vorversuchen werden die Geometrie und Prozessparameter optimiert. Zu den Aufgaben gehört ebenfalls Konstruktion der Versuchsvorrichtung. Mit der erfolgreichen Evaluierung der mechanischen Eigenschaften kann dieser Fertigungsprozess als legitime Methode zur Herstellung von Wirbelsäulen-Cages validiert werden.

Arbeitsablauf:
- Einarbeitung & Literaturrecherche (Additive Fertigung, Typen und Dimensionen von
üblichen Cages, Titan vs. PEEK, Druckfestigkeitswerte von Cages, DIN-Normen)
- Konstruktion von Cages (aus einfachen Geometrien)
- Fertigung von PEEK-Cages mit Vakuum-3D-Drucker (mit/ohne Beschichtung)
- Konstruktion des Testaufbaus (Vorrichtung nach DIN bzw. ASTM konstruieren &
fertigen lassen)
- Durchführung der mechanischen Prüfungen
- Auswertung und Dokumentation

Voraussetzungen:
- Eigenständige und strukturierte Arbeitsweise
- Grundlegende Erfahrung zur Bauteilmodellierung mittels einer CAD-Software
- Erfahrung in FDM 3D-Druck von Vorteil
- Standort: Universität der Bundeswehr München (Neubiberg)

(Bitte beachten, dass die Verlesung [ME0012] Auslegung, Herstellung und Prüfung medizinischer Implantate in deinem Studiengang verfügbar ist, sonst darf die Arbeit durch Prof. Burgkart nicht betreut werden)

Kontakt: jay.phruekthayanon@tum.de