Geometrieauslegung und Oberflächenfunktionalisierung für hochflexible Klebungen von NiTi-Legierungen – Flex-NiTi

Nitinol ist eine Formgedächtnislegierung, die sich durch ihr pseudoelastisches Verhalten und die biologische Verträglichkeit besonders in der Medizintechnik etabliert hat. Wenn Nitinol gefügt werden soll, führen thermische Verfahren (Schweißen, Löten) zu spröden Phasen und mechanische Verbindungen (Crimpen) zu einer Materialaufdickung und geometrischen Einschränkungen filigraner medizinischer Produkte. Diese Nachteile können durch Einsatz der Klebtechnik kompensiert werden. In einem früheren Projekt konnten durch eine Laservorbehandlung bereits besonders alterungsstabile Klebungen auf Nitinol erzeuget werden. Jedoch können diese Verbindungen noch nicht zyklisch-dynamisch und bis in den pseudoelastischen Bereich beansprucht werden, was das Anwendungsspektrum für medizinische Produkte und Innovationen stark schmälert. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist daher eine ganzheitliche, systemische Betrachtung des Fügestellendesigns bei arteigenen NiTi-Klebungen und bei NiTi-Stahl- bzw. NiTi-Kunststoff-Klebungen für den pseudoelastischen Bereich. Beginnend bei der geometrischen Auslegung und topologischen Optimierung im Fügestellenbereich über die Anpassung im Sub-Mikrometer-Bereich bis hin zur lokalen (graduellen) Veränderung der Oberflächenchemie soll eine unter Medien auslagerbare und zyklisch belastbare Klebung erzeugt werden. Die Vorbehandlung erfolgt dabei durch gepulste Laser, die zu einem geringeren Temperatureintrag führen und die Erzeugung flexiblerer Grenzschichten ermöglichen. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnissen sind für KMU der Medizintechnik (aber auch Luft- und Raumfahrt etc.) und die gesamte Prozesskette Kleben interessant, da beispielsweise Innovationen in Mikroaktorik und Medizin 4.0 möglich werden. Die Ergebnisse werden dabei so übersichtlich aufbereitet, dass die Anwendbarkeit der Technologie auch für KMU ohne eigene Forschungskapazitäten möglich ist.