Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Polymertribologie und biomedizinische Materialien
Aufbauend auf einem starken Hintergrund in den Polymerwissenschaften untersucht unsere Gruppe Fragestellungen in der Polymertribologie und der Zuverlässigkeit und dem Einsatzverhalten von biomedizinischen Materialien und Implantaten. In der Polymertribologie versuchen wir, ausgehend von den grundlegenden Reibmechanismen von Polymeren das Reib- und Verschleißverhalten von Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren – auch im Wechselspiel mit Schmierstoffen – zu verstehen, zu charakterisieren und zu optimieren.
Für Partner aus der Medizintechnik oder dem Gesundheitswesen untersuchen wir die mechanischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit von Knochenzementen und Dentalfüllungsmaterialien, aber auch von metallischen oder keramischen Implantaten wie Osteosyntheseplatten, Dentalimplantate oder Hüftgelenkskomponenten. Hierzu entwickeln wir auch geeignete experimentelle Anordnungen und Testprotokolle.
Leistungen
Leistungen Polymertribologie
- Systembewertung anhand energetischer Kenngrößen bei Schmierung (z.B. bei Materialsubstitutionen und neuen Systemen)
- Messung, Charakterisierung, Verständnis von
o Verschleißentwicklung
o Degradationsentwicklung
o Haftneigung polymerer Systeme (Stick-Slip, NVH, Knarzen,..)
o Geschwindigkeitsabhängigkeit der Reibung (Stribeck,...)
o Einlaufverhalten von Strukturen (Erweichung, Polymertransfer,..)
Leistungen biomedizinische Materialien
- Messung, Charakterisierung, Verständnis von
o Festigkeit
o Ermüdung und Ermüdungsrisswachstum
o Kriechen und physikalisches Altern,
o Bruchzähigkeit KIc,
o Scherfestigkeit von Haftflächen
o Polymerisationsschrumpf und Quellung
o Abrasionsbeständigkeit
o Erstellen von Schadensanalysen - Wir besprechen mit Ihnen gerne regulatorische Anforderungen für die Durchführung von Untersuchungen an Komponenten aus der Medizintechnik (z.B. Durchführung von Lieferantenaudits, Abschließen einer Qualitätssicherungsvereinbarung (QSV))
Sprechen Sie uns an! Gemeinsam finden wir eine maßgeschneiderte Lösung für Ihre Fragestellung.
Anwendungsfälle
Anwendungsfälle Polymertribologie
- Antriebselemente: Verzahnung mit Schmierung, intermittierende Belastung zwischen Auslagerung, Reibung und Verschleiß
- Dichtungen: Verschleißbeständigkeit und Dichtungswirkung von Oberflächen, Reibwertentwicklung bei Schmierung und Strukturierung
- Noise-Vibration-Harshness (NVH; ruckeln, quietschen, klemmen, knarzen …): Der Übergang von Haften zu Gleiten bestimmt die Neigung zu Stick-Slip Anregungen und ist auch bei Schmierung systematisch untersuchbar
- Verschleiß von Elastomeren
- Schmierstoffauswahl für Thermoplasten
- Verschleißverhalten von recycelfähigen Systemen
- Einfluss von Medien (z.B. oxidative oder inerte Gase) auf Reibung und Verschleiß
- Substitution von Materialien in geschmierten Polymersystemen (PTFE-Ersatz, Fette, Öle, …)
Anwendungsfälle biomedizinische Materialien
- Ermüdungsfestigkeit, Kriechverhalten und physikalisches Altern, Risszähigkeit und Scherfestigkeit von Knochenzementen
- Aushärteverhalten und Abrasionsbeständigkeit von Dentalkompositen
- Ermüdungsfestigkeit von Osteosyntheseplatten und Verschraubungen
- Ermüdungsfestigkeit von Dental- und Kleinimplantaten
- Schadensanalysen von Dentalimplantaten und keramischen Hüftgelenkskomponenten