Ziel der Entwicklung
Im Projekt wurde die qualitative und wirtschaftliche Herstellung von Kunststoffbauteilen mit verbesserten Antiadhäsiv- und Biozideigenschaften untersucht. Der Effekt wird durch Einsatz von hydrophob beziehungsweise antibakteriell wirkenden Additiven beziehungsweise Beschichtungen in Verbindung mit einer zielgerichteten Mikrostrukturierung der Oberflächen erreicht. Die superhydrophobe Oberflächentopographie wurde mittels strukturierter Formwerkzeuge im Spritzgieß- und Extrusionsprägverfahren abgeformt und hinsichtlich ihrer Strukturgeometrie und -größe dem Anwendungsfall angepasst.
Vorteile und Lösungen
Das neue Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch Nutzung lithographischer Prozesse und galvanisch hergestellter Formeinsätze ein sehr breites Spektrum an komplexen Geometrien bis in den Nanometerbereich ermöglicht werden und die Verwendung abformender Replikationsverfahren die kostengünstige Fertigung für großflächig strukturierte Bauteile mit mittleren und große Stückzahlen ermöglicht. Die Untersuchungen zeigen, dass durch die Oberflächenstrukturierung der Kontaktwinkel von Wasser ohne jegliche chemische Modifizierung bzw. Beschichtung um 75° erhöht werden kann. Die strukturierten Formteile weisen superhydrophobe Eigenschaften mit Kontaktwinkeln von > 150° auf und ermöglichen in Abhängigkeit der Strukturgröße einen deutlichen Anstieg von Zellwachstums von Körpergewebe auf den Oberflächen. Durch die erprobten Verfahren lassen sich in einem hochgradig automatisierten Prozess mikrostrukturierte Komponenten in hoher Stückzahl fertigen. Die Ergebnisse dieser Studie liefern einen ersten Ansatz, um das Wachstumsverhalten der Zellen auf dem künstlichen Material zu beschleunigen und können langfristig zu verbesserten Implantaten zu führen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Das im Rahmen des Projektes erarbeitete materialspezifische und technologische Know-how kann auf ein breites Spektrum von Anwendungen übertragen werden und bietet deshalb erweiterte Möglichkeiten zur Bearbeitung einer Vielzahl von konkreten industriellen Problemstellungen.
Als potenzielle Einsatzfelder für das entwickelte Verfahren kommen neben der biologischen Anwendung alle diejenigen in Frage, wo durch oberflächliche Mikro- und Nanostrukturierung von Kunststoffbauteilen funktionelle für den geplanten Anwendungszweck erforderlichen Oberflächeneigenschaften erzeugt werden müssen. Es ist geplant die erarbeiteten Erkenntnisse und Erfahrungen im Rahmen weiterer FuE-Projekte zu nutzen, um verbessertes Haftverhalten von Kunststoffprodukten für nachfolgende Füge- und Beschichtungsprozess zu entwickeln.