M.Eng. Tanja Wonerow

Frau Wonerow ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am MRP.

Im Rahmen ihrer Forschung beschäftigt sie sich mit der rechnergestützen Analyse der Auswirkungen eines künstlichen Gelenkersatzes auf die umliegende Knochenstruktur sowie der Optimierung des Tribokontaktes künstlicher Gelenke mittels Oberflächenstrukturierung zur Verbesserung des Schmierfilmaufbaus.

Im Gegensatz zu technischen Materialien passen sich Knochen in ihrer Struktur der mechanischen Beanspruchung an. Der Einbau eines künstlichen Gelenks verändert die physiologische Beanspruchung des Knochens aufgrund der unterschiedlichen elastischen Materialeigenschaften. Durch die veränderte Beanspruchung setzen Knochenumbauprozesse ein, die zur Lockerung der Prothese führen können. Die Finite-Elemente-Methode ermöglicht eine rechnergestützte Analyse der mechanischen Beanspruchung von Festkörpern geometrisch komplexer Form. Die Auswirkungen auf die knöcherne Struktur (in Form der Knochendichteverteilung) lässt sich mittels einer Topologieoptimierung nachbilden.

Auch die Gleiteigenschaften der Gelenkpaarung beinflussen die Beanspruchung am Knochen-Implantat-Interface. Bei den meisten anatomischen Gelenken handelt es sich um niedrig-kongruente Gleitpaarungen mit multiaxialen Belastungszuständen, so dass nicht mit der Bildung eines hydrodynamischen Schmierfilms gerechnet werden kann. Vielmehr sind hier Grenz- und Mischreibungseffekte vorherrschend, die im Allgemeinen zu einer höheren Reibung und einen höheren Verschleiß führen. Hier können strukturierte Oberflächen einer Reibungs- und Verschleißminderung dienen. Dank des zusätzlichen Schmierstoffes in den Oberflächenvertiefungen fördern sie den Aufbau eines tragfähigen Schmierfilms. Zusätzlich kommen sie einer Reduzierung des Dreikörpersverschleißes zugute, da die Vertiefungen Verschleißpartikel aufnehmen. Mittels numerischer Methoden sollen die Zusammenhänge zwischen Oberflächentopographie und den Schmier- und Reibverhältnissen niedrig-kongruenter Gleitpaarungen analysiert und optimiert werden.

Lehre:
– Maschinenelemente (Kurzfragen)

Im Rahmen von Forschungskooperationen wurden nachfolgende Forschungsprojekte bearbeitet.

• rechnergestützte Analyse der knöchernen Beanspruchung am Knochen-Implantat-Interface durch den künstlichen Gelenkersatz.
• numerische Analyse der Wirkzusammenhänge zwischen Oberflächentopographie und den Schmier- und Reibverhältnissen niedrig-kongruenter Gleitpaarungen