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Precision Micro

Gut für den Härtefall

| Autor/ Redakteur: / Kathrin Schäfer

In medizinischen Anwendungen kommen Materialien mit hoher Korrosionsfestigkeit und Biokompatibilität zum Einsatz. Die Metalle und Metalllegierungen sind extrem schwer zu bearbeiten. Kein Problem für die Ätztechnik.

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Photochemisches Ätzen eignet sich für die Herstellung von Komponenten aus gehärtetem Federstahl: Es wird bei Flachfedern für Hörgeräte eingesetzt, damit die Materialeigenschaften im Produktionsprozess erhalten bleiben.
Photochemisches Ätzen eignet sich für die Herstellung von Komponenten aus gehärtetem Federstahl: Es wird bei Flachfedern für Hörgeräte eingesetzt, damit die Materialeigenschaften im Produktionsprozess erhalten bleiben.
(Bild: Daniel Buxton Photography/Precision Micro)

Medizinische Legierungen zeichnen sich in der Regel durch ihr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ihre Biokompatibilität aus. Es handelt sich häufig um Edelstahllegierungen aus Chrom, Nickel und Molybdän. Hochlegierte Edelstähle sind jedoch schwer zu verarbeiten – besonders wenn das Verfahren spanend ist. Der Fräser fährt sehr langsam und mit viel Kühlung die Struktur des Teiles ab, um den Werkzeugverschleiß im Griff zu behalten. Beim Ätzverfahren ist das Werkzeug, weil es sich um ein digital erzeugtes handelt, keinem Verschleiß ausgesetzt. Es bleibt über die gesamte Produktion hin identisch. Markus Rettig, Sales Manager für Precision Micro Deutschland, bestätigt: „Aus einem Nutzen können mit dem digitalen Werkzeug mehrere Teile hergestellt werden. Dadurch weist die Ätztechnik auch in der Kalkulation Vorteile auf.“

Durch das präzise Verfahren werden zudem kostspielige Folgeprozesse überflüssig, die konventionelle Bearbeitungsverfahren nach sich ziehen würden. Nicht nur dass man beim Stanzen oder Laserstrahlschneiden die entstandenen Grate und Unebenheiten der Oberfläche entfernen müsste, auch müssten die Teile nach dem Prozess von Öl und Wasser gesäubert werden.

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Beim Fräsen besteht das Problem der Lubrikation durch Schmierungen, Teile müssen mit einer ölhaltigen Flüssigkeit benetzt werden, um die Bearbeitung überhaupt erst zu ermöglichen. Die Restsauberkeit geätzter Produkte liegt im Mikron-Bereich; entsprechende Folgeprozesse können hier vermieden werden. Das spart Zeit und Kosten – bei der Bearbeitung von hochlegierten Edelstählen wie auch von anderen Materialien.

In den letzten Jahren ist Titan in der Medizintechnik zu einem der wichtigsten Werkstoffe geworden. Genau wie medizinische Legierungen ist es aufgrund seiner Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit – die für die endgültige Anwendung Vorteile bietet – ein äußerst schwierig zu verarbeitender Werkstoff. Bei Titan würden sich aufgrund seiner Härte die klassischen Verarbeitungsverfahren besonders negativ auswirken und Grate oder Verformungen erzeugen. Das Fotoätzen minimiert diese Nebenwirkungen. Titanteile, die mit fotochemischem Ätzen bearbeitet wurden, sind hinsichtlich Oberfläche und Kanälen glatt sowie gratfrei.

Beim Ätzverfahren ist das Werkzeug nicht dem Verschleiß ausgesetzt

Meist wird im medizinischen Bereich chemisch reines Titan verwendet, das über eine geringe Dichte und hohe Festigkeit verfügt, wodurch es besonders korrosionsfest ist. Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V oder Ti-6Al-4V Eli sind besonders inert gegenüber Körperflüssigkeiten. Implantate aus diesem Material weisen ein sehr geringes Absto- ßungsrisiko auf. Markus Rettig gibt zu bedenken: „Titan in der Ausführung F67 ist schwierig zu beziehen. Im Vergleich zum Standardmaterial ASCM285 hat es aber ein schöneres Gefüge, kann sauberer mit engeren Toleranzen verarbeitet werden und weist in der chemischen Analyse weniger Abweichungen von Lieferlos zu Lieferlos auf.“ Durch die Verwendung von F67 können Produkte noch besser reproduziert werden, da es in der Zusammensetzung des Materials nur geringe Schwankungen gibt.

Precision Micro ist in der Lage, sowohl Titan als auch metallische Werkstoffe mit komplexen Zusammensetzungen zu bearbeiten – wie etwa die Superlegierung Elgiloy. Zu den Superlegierungen zählt auch das hoch- elastische und gleichzeitig stabile Nitinol – ein Werkstoff, den man auch Memory-Stahl nennt, weil er sich nach Verformung durch Wärmeeinfluss wieder in seine Ursprungsform zurückbildet. „Dieses Material zu ätzen ist extrem schwierig“, räumt Markus Rettig ein. „Doch bis zu einer bestimmten Stärke, abhängig vom Design, ist die Herstellung von Nitinol-Teilen mit der Ätztechnik möglich.“

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