Im Automobilbau kommt zunehmend das sog. Multimaterial-Design zum Einsatz, um kostenattraktiven Leichtbau in Großserienanwendungen umzusetzen und das Leichtbaupotential von strukturellen Bauteilen in bislang meist monolithischer Bauweise zu erweitern. Die Patch-technologie, bei der die Strukturertüchtigung durch die lokale und anforderungsgerechte Einbringung von endlosfaserverstärkten Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) in dünnwandige metallische Bauteile erfolgt, ist eine zielführende Technologie, um einen hohen Leichtbaugrad zu generieren. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die dauerhafte, flächige Verbindung von Metall und thermoplastbasiertem FKV (TP-FKV) dar. Da die verwendeten Werkstoffe keine hinreichende chemische Kompatibilität aufweisen, wurden bislang Klebstoffe als Fügehilfsstoff genutzt, wodurch jedoch zusätzliche Prozessschritte notwendig wurden und damit verbunden häufig höhere Prozesszeiten auftraten. In dieser Arbeit werden Möglichkeiten zur Kompatibilisierung der beiden, das hybride Bauteil kennzeichnenden, Werkstoffkomponenten erarbeitet. Der Schwerpunkt wird dazu auf die Entwicklung und Charakterisierung einer inlinefähigen Vorbehandlungsmethode des metallischen Fügepartners in Kombination mit einer Modifikation des thermoplastischen FKV-Halbzeugs bzw. dessen Matrixsystems gelegt. Dabei werden die Einflüsse unterschiedlicher Vorbehandlungen und zugeordneter Vorbehandlungsparameter auf die physikalische und chemische Oberflächenbeschaffenheit des Metalls und das Haftniveau im TP-FKV/Metallverbund untersucht. Darüber hinaus werden mit Hilfe von Füllstoffen und Additiven verschiedene chemische Veränderungen des thermoplastischen Matrixsystems vorgenommen und deren Auswirkung auf die Adhäsion zwischen den Verbundpartnern charakteri-siert. Für die Anwendung des Verbundsystems TP-FKV/Metall in einem Automobil werden neben hohen mechanischen Eigenschaften (Verbundfestigkeit) insbesondere sehr gute Temperatur-, Klimawechsel- und Korrosionsbeständigkeiten gefordert, die in praxisnahen Untersuchungen nachgewiesen werden. Die gewonnenen Erkenntnisse zur prozessintegrativen Anpassung der Komponenten des Werkstoffverbundes werden anschließend in die Praxis übertragen. Dafür wird ein seriennaher Fertigungsprozess entwickelt und prototypisch umgesetzt. Der Einfluss der grundlegenden Prozessparameter Druck, Temperatur und Zeit auf die Güte der Verbindung wird evaluiert. Einfache bauteilnahe Demonstratoren werden genutzt, um die Tauglichkeit der Verbundstrategie und des entwickelten Fertigungskonzeptes der TP-FKV-Patchtechnologie für deren wirtschaftliche Anwendung in der Großserienfertigung im Umfeld der Automobilindustrie nachzuweisen.

Das bei der Sanierung von großen segmentalen Knochendefekten bestehende Risiko einer fremdkörperassoziierten Infektion soll durch die Integration eines Wirkstofffreisetzungssystems in ein bestehendes textiles Knochenimplantat gemindert werden. Durch Immobilisierung des Wirkstoffs in eine degradierbare Polymermatrix wird eine zeitlich verzögerte Freisetzung bewirkt. Als Wirkstofffreisetzungssystem wird die Kombination von Polylactid (PLA) bzw. Poly(Lactid-co-Glycolid) (PLGA) als Matrixpolymer mit dem Antibiotikum Gentamicin als Wirkstoff untersucht, welches durch Beschichtung der textilen Scaffolds mittels Dip-Coating eingebracht werden soll. Es stehen die drei Beschichtungsmethoden „Suspension“, „Emulsion“ und „Schichtaufbau“ zur Auswahl, die jeweils über eigene Parameter zur Beeinflussung des Freisetzungsprofils verfügen. Die Methode „Suspension“ und die damit verbundenen Einflussfaktoren Korngröße, Korngrößenverteilung sowie Masseanteil des Antibiotikums und Schichtdicke der aufgetragenen Polymerschicht wurde als die günstigste herausgearbeitet. Im Teil II dieser Arbeit wird diese soweit optimiert, dass nahezu über den gesamten geforderten Zeitraum die festgelegte notwendige Dosierung aufrechterhalten werden kann. Erste in vitro Versuche weisen auf eine gute Zellverträglichkeit sowie eine ausreichende mikrobielle Wirksamkeit hin. / To reduce the risk of infection in the treatment of long bone defects, a novel embroidered bone implant is to be provided with an antibiotic drug delivery system. Prolonged and controlled drug release can be achieved by coating the thread material with antibiotics incorporated in a degradable polymer matrix. The chosen drug delivery system is composed of polylactide acid (PLA) or poly(lactide-co-glycolide) acid (PLGA) as matrix polymer and the antibiotic gentamicin. It is integrated into the textile structure by dip-coating providing the three different methods suspension, emulsion and layered. Each method bears its appropriate parameters to influence the releasing profile. The suspension-method and its parameters grain size and grain size distribution as well as mass fraction of the antibiotic and the coating thickness could be proved as the most feasible. In part II of this essay the chosen coating set-up gets optimized so that a drug release nearly along the whole required term can be achieved. Preliminary in vitro studies show a good cell tolerance besides a sufficient microbial efficacy.