Biomaterialien
Der Elastizitätsmodul von porösem Titan mit offenen Poren wird mit der Gibson-Ashby-Gleichung E* = Es(ρ*/ρs)² abgeschätzt. Welcher Wert kommt E* am nächsten, wenn der Elastizitätsmodul von dichtem Titan Es = 110 GPa und die Porosität 60 % beträgt? ρ*/ρs ist die relative Dichte.
- Aca. 44 GPa
- Bca. 18 GPa
- Cca. 40 GPa
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Lösung: B. ca. 18 GPa
Bei einer Porosität von 60 % beträgt die relative Dichte ρ*/ρs = 1 − 0,60 = 0,40. E* = 110 × 0,40² = 110 × 0,16 ≈ 17,6 GPa, also etwa 18 GPa; das liegt im Bereich des Elastizitätsmoduls von kortikalem Knochen (etwa 10–30 GPa). Offene Poren dienen zugleich als Gerüst, in das Knochen einwachsen kann, sodass poröse Metalle eine Möglichkeit sind, Stress Shielding zu verringern. Ca. 44 GPa vergisst das Quadrat und rechnet 110 × 0,40, ca. 40 GPa setzt die Porosität selbst ein und rechnet 110 × 0,60². Mehr Porosität senkt allerdings auch die Festigkeit, insbesondere die Ermüdungsfestigkeit; ausgelegt wird daher als Kompromiss zwischen Porosität und Festigkeit.