Potenzialerschließung des Metal Binder Jetting für die Medizintechnik

Diese Dissertation untersucht das Potenzial von Metal Binder Jetting (MBJ) für die Herstellung patientenspezifischer medizinischer Implantate. Sie analysiert die Integration von MBJ in bestehende MIM-Prozessketten zur Steigerung der Kosteneffizienz und Fertigungsflexibilität. Ein Schwerpunkt liegt auf der Optimierung der Pulverkonditionierung und Aushärtungsstrategien für Titanpulver, insbesondere Ti-6Al-4V. Die Arbeit zeigt, dass verbesserte Fließeigenschaften und Grünteilfestigkeit entscheidend zur Prozessstabilität beitragen. Zudem wird das Recycling von Titanpulver als Schlüssel zur nachhaltigen und wirtschaftlichen Nutzung der Technologie bewertet.

Autorentext

Kevin Janzen , geboren 1992 in Bielefeld, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) und schloss dort auch den Masterstudiengang Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion ab. Ab 2019 arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe SinterAM der FraunhoferEinrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT in Hamburg, wo er sich auf Projekte im Bereich Medizintechnik insbesondere zur Prozessintegration und Industrialisierung von Metal Binder Jetting für Titanlegierungen konzentrierte. 2025 promovierte er an der TUHH mit der vorliegenden Arbeit und übernahm im selben Jahr die Leitung der Arbeitsgruppe Nach und Endbearbeitung am Fraunhofer IAPT. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der additiven Fertigung und ihrem Einsatz in der Medizintechnik

Klappentext

Diese Dissertation untersucht systematisch das Potenzial des Metal Binder Jetting (MBJ) für die industrielle Fertigung patientenspezifischer Implantate aus Ti6Al4V. Aufbauend auf umfangreichen Experimenten zur Pulverkonditionierung, zum Aushärten der Grünteile und zum Pulverrecycling liefert die Arbeit praxisnahe Prozessvorgaben, die MBJ in MIMähnliche Prozessketten integrierbar machen. Es wird gezeigt, dass gezielte Konditionierungsmaßnahmen insbesondere eine Vakuumtrocknung die Fließfähigkeit und Bauteilmaßhaltigkeit deutlich verbessern, dass Aushärtungsparameter maßgeblich die Grünteilfestigkeit beeinflussen und dass ein konsequentes Recyclingkonzept die Materialqualität über mehrere Zyklen stabil hält. Ergänzt werden die technischen Erkenntnisse durch eine ökonomische Analyse am Beispiel einer patientenspezifischen Hüftpfanne, welche Kostenvorteile gegenüber dem LPBFVerfahren bei mittelgroßen Serienaufträgen ausweist. Die Arbeit verbindet experimentelle Validierung mit wirtschaftlicher Bewertung und liefert damit fundierte Grundlagen für die Weiterentwicklung und Industrialisierung von MBJ in der Medizintechnik.

Der Autor

Kevin Janzen , geboren 1992 in Bielefeld, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) und schloss dort auch den Masterstudiengang Produktentwicklung, Werkstoffe und Produktion ab. Ab 2019 arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe SinterAM der FraunhoferEinrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT in Hamburg, wo er sich auf Projekte im Bereich Medizintechnik insbesondere zur Prozessintegration und Industrialisierung von Metal Binder Jetting für Titanlegierungen konzentrierte. 2025 promovierte er an der TUHH mit der vorliegenden Arbeit und übernahm im selben Jahr die Leitung der Arbeitsgruppe Nach und Endbearbeitung am Fraunhofer IAPT. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der additiven Fertigung und ihrem Einsatz in der Medizintechnik.

Inhalt

Einleitung.- Stand der Wissenschaft und Technik.- Forschungshypothese.- Systematische Potenzialanalyse.- Ökonomische Potenzialanalyse.- Fazit und Ausblick.- Literaturverzeichnis.