Laser Powder Bed Fusion (LPBF), auch bekannt als Selektives Laserschmelzen (SLM), ist eines der führenden additiven Verfahren zur Verarbeitung metallischer Werkstoffe. Für die Fertigung lasttragender Implantate, gewinnt LPBF zunehmend an Bedeutung, da es die Herstellung von patientenspezifischen Implantaten und die Realisierung neuer Implantat-Designs ermöglicht. Viele aktuelle Forschungstätigkeiten zur LPBF-Prozessierung von Titanlegierungen für Implantatanwendungen konzentrieren sich auf die Legierung Ti-6Al-4V. Obwohl diese seit Jahrzehnten erfolgreich als Implantatmaterial eingesetzt wird, gibt es zunehmend Bedenken hinsichtlich ihrer Biokompatibilität und es werden vermehrt Komplikationen im Zusammenhang mit dem sogenannten Stress-Shielding-Effekt beobachtet. Dieser wird durch die hohe Differenz der E-Modulwerte der verwendeten lastragenden Implantatmaterialien (110 - 220 GPa) und des Knochens (10-30 GPa) hervorgerufen. {\beta}-Ti-(40-45 Gew.-%)Nb-Legierungen sind vielversprechende Materialien, um Ti-6Al-4V im Bereich der lasttragenden Implantate zu ersetzen. Sie besitzen einen niedrigen Elastizitätsmodul von ca. 65 GPa, was eine geringere Implantatsteifigkeit ermöglicht und somit Stress-Shielding-Effekte reduzieren kann. Zudem weisen {\beta}-Ti-Nb-Legierungen eine ausgezeichnete Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit auf. Im Rahmen dieser Arbeit präsentieren wir einen innovativen Ansatz um den E-Modul von {\beta}-Ti-Nb-Legierungen mittels LPBF zu beeinflussen und richtungsabhängig gezielt zu reduzieren. Durch den Einsatz eines Top-Hat-Lasers und geeigneter Parameter konnte für die Legierung Ti-42Nb ein Gefüge mit einer kolumnaren Kornmorphologie und einer starken <001> Textur parallel zur Baurichtung erzeugt werden. Dieses Gefüge führt zu einer deutlichen elastischen Anisotropie, welche auf der Grundlage der experimentell bestimmten Texturdaten modelliert und mittles Zugversuchen entlang verschiedener ausgewählter Probenrichtungen bestätigten wurde. Parallel zur Baurichtung konnte dabei eine Verringerung des E-Moduls auf unter 45 GPa erzielt werden. Dies entspricht einer signifikanten Reduzierung von ca. 30 % im Vergleich zum isotropen Referenzzustand. In einem Winkel von 45° zur Baurichtung trat aufgrund der eingestellten Textur eine Erhöhung des E-Moduls um ca. 15% ein. Für die Festigkeit konnte hingegen nur eine geringe Richtungsabhängigkeit festgestellt werden. So zeigte die 0,2%-Dehngrenze eine maximale Abweichung von 10% für die unterschiedlichen Prüfrichtungen.
Abstract
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