Antibiotikaresistente Bakterien verursachen in Europa jährlich 670.000 invasive Infektionen, an deren Folgen 33.000 Menschen sterben. Allein in der Chirurgie sind diese Bakterien für jede zehnte implantatassoziierte Infektion verantwortlich. Fortschrittliche Implantate auf Basis nanostrukturierter Titanlegierungen weisen antibakterielle Eigenschaften und eine erhöhte Biokompatibilität auf, um eine komplikationsfreie Einheilung zu gewährleisten. Die Herstellung der Nanostruktur stellt jedoch aufgrund komplexer Wechselwirkungen zwischen Materialeigenschaften und Prozessparametern eine Herausforderung dar. In diesem Beitrag wird eine Methodik zur Gestaltung thermomechanischer Prozessketten entwickelt, um maßgeschneiderte mikrostrukturelle Eigenschaften in Titanlegierungen zu erzielen. Die Methodik besteht aus fünf systematischen Schritten zur Beherrschung der Komplexität der multiphysikalischen Kopplungsbeziehungen zwischen Legierungszusammensetzung, Temperatur, Spannung und Mikrostruktur. Die Methodik wird auf die Nanostrukturierung der Titanlegierungen Ti-13Nb-13Zr (NanoTNZ) und Ti-6Al-4V ELI für Rund- und Flachmaterial angewendet. Die Prozessketten bestehen aus einer Kombination von Wärmebehandlungen und kontinuierlicher hochplastischer Umformung (Equal-Channel-Angular-Swaging und Continuous-Multi-Directional-Swaging). Die erforderlichen Spannungs- und Dehnungsverteilungen sowie die Prozessrouten und die mechanisch-mikrostrukturellen Effekte zur Erzielung einer homogenen Nanostruktur werden untersucht. Im Anschluss erfolgt die Herstellung von Dentalimplantaten und Osteosyntheseplatten aus NanoTNZ, welche die angestrebten Ziele einer verbesserten biomedizinischen Implantat-Knochen-Interaktion zur Entfaltung des gesellschaftlichen Nutzens erfüllen. Die vorgestellte Methodik eröffnet somit einen Erkenntnisgewinn zur Beherrschung multiphysikalischer Kopplungsbeziehungen in kontinuierlichen thermo-mechanischen Nanostrukturierungsverfahren zur Erzielung maßgeschneiderter Eigenschaften in Titanlegierungen.