Präzise arbeitende Maschinen sind die Voraussetzung dafür, die richtigen Parameter für das Senkerodieren von Magnesium zu bestimmen. Daran arbeitet ein Forscher am Aachener WZL – mit dem Ziel, Implantate mit winzigen Kanälen herstellen zu können.
Für das Erodieren von Magnesium mittels Funkenerosion gibt es – noch – keine Erfahrungswerte. Das soll die Dissertation von Max Schwade vom Aachener Werkzeugmaschinenlabor ändern. Er hat in der Abteilung Abtragende Fertigungsverfahren von Oberingenieur Dr. Andreas Klink den Einfluss verschiedener Parameter auf die Bearbeitung getestet.
Hinter Schwades Forschungsansatz steht die Idee, mit Hilfe des Erodierens auf lange Sicht passgenaue, biodegradierbare Implantate herzustellen: Denn der Werkstoff Magnesium ist die Basis für Implantate, die sich im Körper auflösen, wenn sie dort ihre Aufgabe erfüllt haben.
Schwade nutzt, wie auch andere Wissenschaftler am Lehrstuhl von Prof. Fritz Klocke, neue Sensor- und Überwachungssysteme. Diese liefern bei experimentellen Untersuchungen im Labor ihre Daten, werden aber auch als mobile Überwachungssysteme in der Produktion eingesetzt.
Um die Bearbeitung von Magnesium zu optimieren, verwendet Schwade Probewerkstücke, in die mittels einer Senkelektrode 0,4 bis 0,8 mm große Kanäle eingebracht werden. Deren Oberflächen verändert die Aachener Meotec GmbH & Co. KG später gezielt durch einen Anodisierprozess. In den zukünftigen Implantaten soll durch solche Kanäle organisches Knochenmaterial einwachsen und das eingesetzte Magnesiumteil nach und nach überflüssig machen. Durch Oxidation löst es sich auf und schafft so Platz für das natürliche, nachwachsende Knochenstück.
Für seine Untersuchungen steht Schwade eine Senkerodiermaschine vom Typ Form 2000 des Schweizer Herstellers GF Machining Solutions zur Verfügung. Um die Testreihe möglichst klein zu halten und schnell brauchbare Empfehlungswerte für Magnesium zu gewinnen, werden an der Maschine Spannung und Strom abgegriffen und gemessen. „So gewinnen wir mit intelligenter Prozessanalyse vielleicht schon aus einer Reihe von 30 statt 200 Einstellungen aussagekräftige Werte“, hofft Doktorand Schwade. „Und bei dem häufigen Werkstückwechsel kommen uns die Bedienerfreundlichkeit und die gute Zugänglichkeit der Maschine zugute.“
Um Rahmenbedingungen für das Bearbeiten von neuen Werkstoffen wie hier Magnesium zu bestimmen, müssen die Ergebnisse zuverlässig sein. Das Maschinenkonzept der Form 2000 trägt mit einem Fundament aus Polymerbeton und der hohen thermischen Stabilität zur Zuverlässigekeit bei. Das System kompensiert die Temperaturschwankungen in einem nicht klimatisierten Arbeitsumfeld. op
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