Knochenersatzmaterial sollte einerseits bezüglich der Steifigkeit dem zu versorgenden Knochen möglichst ähnlich sein und andererseits offene Kanäle bieten über die Osteoblasten (knochenbildende Zellen) und die versorgenden Blutgefäße in das Implantat einwachsen können. Titanfaserstrukturen sind über die Porosität in ihrer Steifigkeit anpassbar und sind aufgrund ihrer Anisotropie belastungsgerecht einsetzbar.

Solche Titanfaserstrukturen wurden bezüglich ihrer Langzeitfestigkeit in simulierter Körperflüssigkeit (SBF) bei 37°C geprüft. Die Strukturen waren aus einer Schüttung aus Titankurzfasern durch Sintern an den Kontaktstellen der Fasern hergestellt worden. Aus den daraus resultierenden Platten wurden anschließend die Proben für die quasistatischen und die Ermüdungsprüfungen durch Drahterodieren herausgeschnitten.

Mit der Simulationssoftware Geodict steht ein mächtiges Werkzeug zur Verfügung, um die Verformung realer zellularer Strukturen zu untersuchen. Die Probekörper werden vor der Prüfung tomografiert und ein voxelbasierter digitaler Zwilling erstellt. Mittels des digitalen Zwillings wurde die zyklische Verformung der Ermüdungsprüfproben nachgestellt. Durch die Nutzung von Voxeln als Berechnungsgrundlage sind dabei wesentlich kürzere Rechenzeiten und damit das Abbilden wesentlich größerer Probenbereiche möglich, als dies bei der Nutzung finiter Elemente als Berechnungsgrundlage möglich wäre.

Durch den Vergleich der simulativen und der experimentellen Ergebnisse können einerseits Rückschlüsse auf das Schädigungsverhalten metallischer Kurzfaserstrukturen bei Ermüdungsbelastung gezogen und andererseits die Berechnungen validiert werden.

Für die Faserstrukturen wurde im Experiment eine starke Abhängigkeit der ertragbaren Lastspiele von der Prüffrequenz festgestellt. Die Abhängigkeit der ertragbaren Lastspiele von der Porengröße, der Medienviskosität und der Prüffrequenz ist für alle offenzelligen Strukturen zu erwarten, die Ergebnisse der Simulationen dazu werden im Vortrag vorgestellt.