Laserbasierte Erzeugung von Titan-Schaumstrukturen aus der Flüssigphase durch Gasfreisetzung oder Induzierung eines gasbildenden Prozesses aus einem Treibmittel

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Bei der Herstellung von Metallschäumen limitieren zeitabhängige Zerfallsmechanismen der Schaumstruktur in der Flüssigphase die Homogenität der Blasenstruktur und -verteilung. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines laserinduzierten Schäumprozesses, in dem das Vorliegen der Flüssigphase durch die hohen Heiz- und Kühlraten und den räumlich begrenzten Energieeintrag zeitlich minimiert wird. So sollen die Effekte des Zerfalls während der Schaumentstehung eingeschränkt werden. Außerdem erlauben die hohen Heizgeschwindigkeiten den Einsatz von Treibmitteln, deren Zersetzungstemperatur zur Gasbildung unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls liegt. So soll das Aufschäumen von hochschmelzendem Titan, das als bevorzugter Implantatwerkstoff gilt, mit biokompatiblen Treibmitteln, die typischer Weise eine niedrige Zersetzungstemperatur aufweisen, ermöglicht werden. Dazu wird das pulverförmige Titan mit Treibmittelpulver durchsetzt und unter Variation der Prozessparameter mit dem Laser aufgeschmolzen. Die erzeugten Schaumproben werden u. a. hinsichtlich Dichte, mechanischer Eigenschaften und Gefügebeeinflussung untersucht. Der Einsatz von Titanschäumen ist nicht nur für die Medizintechnik, sondern auch für die Luftfahrt- und die Chemieindustrie von besonderem Interesse.