Mikrostrukturierung von Implantatwerkstoffen mittels Laserstrahlung

Microstructuring of implant materials by laser radiation

  • Durch die immer höher werdenden Anforderungen an die Oberfläche von Implantaten wird eine definierte Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahlung zunehmend interessant. Durch Variation der Laserparameter können gezielt unterschiedliche Veränderungen der Oberflächeneigenschaften bewirkt werden. In dieser Arbeit werden die Implantatwerkstoffe Titan und Hydroxylapatit hinsichtlich der Bearbeitbarkeit mittels Laserstrahlung untersucht. Für diese Untersuchung werden Parametersätze für die verwendete Faserlaseranlage TF20 Ja der Firma Baublys ermittelt. Durch die Variation der Pulsfrequenz, Leistung und Vorschubgeschwindigkeit für bestimmte Geometrien (Punkt, Linie und flächiger Abtrag) werden Parametersätze für die Mikrostruktuirierung der Oberflächen ermittelt. Die Auswertung dieser Geometrien erfolgt über verschiedene Mikroskopische Verfahren (LSM, REM, Lichtmikroskop) und ein Kontaktwinkelmessgerät. Zusäztzlich zur Bearbeitung von Hydroxylapatit mit dem Faserlaser wird eine weitere Bearbeitung mittels CO2 Laser (= 10; 6 µm) vorgenommen. Dieser wurde im Labor aufgebaut und erzielt eine punktförmige Bearbeitung des Hydroxylapatit. Bei der Bearbeitung der Werkstoffe ist die Zielsetzung das erreichen der Parameter mittlere arithmetische Rauigkeit und Wasserkontaktwinkel aus der Literatur.
  • In consequence of the increasing demand for the surface quality of implants, the precise machining of surfaces through laser material processing has won more and more importance. It is possible to control the laser parameter in order to achieve a variety of surface modifications. The scope of this work is to examine the laser machinability of the implant materials titan and hydroxyl apatite. For that purpose it was necessary to find the appropriate laser parameters for the fiber laser machine TF20 ( = 1064nm) (from the Baublys Company). Different test geometries (dot, line, area) could be structured using variations of the parameters pulse frequency, power and feed rate. In order to investigate these test structures several microscopic techniques (laser scanning microscope, scanning electron microscope, optical microscope) as well as a surface angle analyzer were applied. Additionally to the usage of the fiber laser machine a C02 laser ( = 10; 6µm) could be used to modify the surface of hydroxyl apatite in a dot-style machining. As an evaluation tool a target-performance comparison for the mean arithmetic roughness and the surface contact angle of the different samples and known literature values was established.

Export metadata

Additional Services

Metadaten
Author:Michael Geßner
Title Additional (German):Mikrostrukturierung von Implantatwerkstoffen mittels Laserstrahlung
Advisor:Peter HartmannGND, Fabiola Basan
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Name:Westsächsische Hochschule Zwickau, AG Optische Technologien
Westsächsische Hochschule Zwickau, 08056 Zwickau
Date of Publication (online):2018/02/22
Year of first Publication:2013
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Date of final exam:2013/10/24
Tag:CO2-Laser; Faserlaser; Hydroxylapatit; Mikrostrukturierung; Titanimplantat
CO2-laser; hydroxyl apatite; titan implants
GND Keyword:Mikrostrukturierung; Hydroxylapatti; Titan; CO2-Laser; Faserlaser
Page Number:58 Seiten, 49 Abb., 11 Tab., 16 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik
Release Date:2018/02/22