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Operation Zerspanung

Mehr als 100 Teilnehmer beim Fachforum Implantate und Instrumente

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Um Verschleiß auf die Spur zu kommen, finden in den Fraunhofer-Laboren akustische Messungen an Hüftsimulatoren statt. Dafür wird mit Laservibrometrie und Lufschallsensorik bei unterschiedlichen Last- und Bewegungszyklen das Auftreten von Schwingungen und Geräuschen untersucht. Grunert steht seither Hart-Hart-Materialpaarungen kritisch gegenüber: „Weder Mediziner noch Implantathersteller können garantieren, dass jederzeit genügend Gelenkflüssigkeit zur Schmierung da ist“, so der Forscher. Ein Problem, das auch von den derzeit anzuwendenden Normen unterschlagen werde. „Die sehen keinen Trockenlauf vor.“ Grunert empfiehlt daher Hart-Weich-Paarungen wie zum Beispiel Metall bzw. Keramik mit Polyethylen. Deren Vorteile würden auch durch Auswertungen von Daten bestätigt, die in nationalen Endoprothesenregistern gespeichert sind.

Die richtige Materialauswahl ist das eine, die richtige Konstruktion das andere. An seinem Institut arbeitet Grunert daher an den Implantaten der Zukunft. Längen- und winkeleinstellbare Implantate sollen den Operateuren die richtige Positionierung erleichtern und das Wiedererlangen des natürlichen Bewegungsablaufs von Patienten fördern.

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Um den Schulterschluss zwischen Medizin und Technik zu fördern, wurde in diesem Jahr das Endoprothetik-Neztwerk Kunstgelenk gegründet, in dem das Fraunhofer IWU eine führende Rolle einnimmt. Orthopäden, Implantathersteller und Forschungseinrichtungen stehen hier in engem Kontakt.

Robuste Produkte - werkstoffgerechte Zerspanungsprozesse

Wie groß der Bedarf an materialspezifischem Wissen ist, machen die vielen Fragen im Anschluss an den Einführungsbeitrag von Prof. Dr. Hadi Mozaffari-Jovein deutlich. Er ist Prodekan der Fakultät Industrial Technologies und Studiendekan Materials Engineering am Hochschulcampus Tuttlingen der Hochschule Furtwangen. Seine Überzeugung: „Zerspanungsprozesse setzen Kenntnisse über den Aufbau von metallischen Werkstoffen voraus. Denn bei der Zerspanung wird über Scherprozesse ein Fließen des Materials erzwungen.“ Keine wirklich neue Erkenntnis, aber trotzdem wertvoll, weil sie um praxisrelevante Hinweise ergänzt wird: „Kritisch sind vor allem Spannungen, die nach dem Einsetzen der Kaltverfestigung beim Zerspanen in der Bauteiloberfläche verbleiben.“ Denn die Robustheit von Instrumenten und Implantaten hängt entscheidend von den Oberflächeneigenschaften ab.

Die Qual der Wahl –wie Werkzeug- und Messgrößen die Qualität beeinflussen

Dem kann Andi Wippermann, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover, nur zustimmen: „Die Randzone definiert qualitätsbestimmende Merkmale. Durch alternative Fertigungsverfahren wie Walzen kann sie ganz gezielt beeinflusst werden.“

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