TEAM UP - TEchnologies for sustainable Additive ManUfacturing and Post-processing
Das Projekt TEAM UP verbindet die Technische Universität Bergakademie Freiberg (Deutschland) und das Indian Institute of Technology Palakkad (Indien), um die Grenzen der additiven Fertigung (AM) von Metallen und des plasma-elektrolytischen Polierens (PeP) für biomedizinische Implantate der nächsten Generation zu erweitern. Die steigende Nachfrage nach patientenindividuellen CoCr-Implantaten macht zwei Engpässe der AM deutlich: raue Oberflächen und Maßabweichungen, die mit konventioneller Laser- oder mechanischer Nachbearbeitung nicht behoben werden können, insbesondere bei komplexen Gittergeometrien. PeP ist ein umweltfreundlicher, elektrolytbasierter Plasmaprozess, der Teile gleichzeitig glättet und kalibriert, aber seine Anwendung auf AM-Medizinprodukte ist weitgehend unerforscht.
Über 24 Monate hinweg werden die Forscher CoCr-Proben 3D-drucken, optimierte PeP-Regime anwenden und systematisch die Oberflächentopografie, die mechanische Integrität und die geometrische Genauigkeit quantifizieren. Ein neuartiger Design-Workflow und ein KI-Modell werden die Druck- und Nachbearbeitungsparameter für niedrigste Kosten und höchste Qualität steuern. Gemeinsame Experimente, der Austausch von Mitarbeitenden und die Mobilität von Studierendenstärken die Labore und fließen in ein Lehrbuch über nachhaltige plasmaelektrolytisches Polieren für Implantate ein. Eine Politik der Chancengleichheit fördert die Ausgewogenheit der Geschlechter und die kulturelle Vielfalt bei allen Austauschmaßnahmen. TEAM UP legt den Grundstein für duale Master-/Promotionsprogramme und beschleunigt gleichzeitig die sichere, wirtschaftliche und personalisierte Herstellung von Implantaten.
Forschungsschwerpunkt
- Metalladditive Fertigung
- Nachbearbeitung
- Plasmaelektrolytisches Polieren (PeP)
- Co-Cr Implantate
- Konfokale Mikroskopie
- Werkstoffcharakterisierung
Projektdauer
01.04.2025 - 31.03.2026 (Verlängerung bis 31.03.2027 beantragt)
Förderinformationen
Gefördert durch den Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) mit Mitteln des Auswärtigen Amtes
Hauptansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. Henning Zeidler
+49 3731 39 3066
additive_fertigung [at] imkf [dot] tu-freiberg [dot] de (additive_fertigung[at]imkf[dot]tu-freiberg[dot]de)
Forscherteam
TUBAF-Team:
Dr. Deeksha Lohani
Dipl.-Geol. Manuela Junghans
Dr.- Ing. Rezo Aliyev
Dipl.-Ing. Martin Krinke
Dr. Neel Kamal Gupta
IIT Palakkad-Team:
Dr. Afzaal Ahmed
Dr. Jibin Boban
M.Tech. Sahid Illikkal
Arbeitspaket 1: Entwurf und Herstellung von AM-Teilen
Konstruktion und Fertigung von CoCr-Teilen in biomedizinischer Qualität mittels Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB/M) in verschiedenen Ausrichtungen und Texturen. Anwendung optimierter Fertigungsstrategien, um Proben für Oberflächen- und Dimensionsstudien herzustellen.
Arbeitspaket 2: PeP-Nachbearbeitung und Charakterisierung
Durchführen von plasmaelektrolytischem Polieren an AM-Teilen. Gründliche Oberflächen- und mechanische Charakterisierung mit Hilfe von SEM, XRD, optischer Profilometrie, Härte, Zugprüfung und CMM zur Bewertung der PeP-Leistung.
Arbeitspaket 3: Gestaltungsrahmen und KI-Integration
Entwicklung eines parametrischen Designrahmens und eines KI-basierten Modells zur Optimierung der Teilequalität, der Kosten und der Oberflächengüte nach dem PeP. Untersuchung der Beziehung zwischen AM-Parametern, PeP-Ergebnissen und geometrischer Genauigkeit.
Arbeitspaket 4: Wissensaustausch und -verbreitung
Austausch von Studierenden und Lehrkräften zwischen TUBAF und IIT Palakkad durch Organisation gemeinsamer Workshops. Veröffentlichung eines umfassendes Lehrbuchs über umweltfreundliches PeP und von Fachleuten begutachtete Forschungs- und Konferenzbeiträge.
Projektpartner
