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Fort Wayne Präzisionsdrähte – Werkstoffe für resorbierbare Implantate

Redakteur: Peter Reinhardt

Materialien wie Magnesium und Eisenlegierungen werden intensiv als mögliche Werkstoffe für temporäre Implantate wie endovaskuläre Stents und ortho-pädische Fixationssysteme diskutiert. Als Hersteller von Präzisionsdrähten und Werkstoffen für die Medizintechnik, erforscht Fort Wayne Metals seit einiger Zeit aktiv die Verarbeitung von resorbierbaren Metallen.

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Korrosion und Querschnitte: Kaltgezogene binäre Eisen-Mangan-Legierungen (oben) weisen bereits nach mehreren Tagen in Rinderserum Muldenkorrosion und Spannungsrisskorrosion auf. Schematische Abbildungen von Drahtquerschnitten (unten): Eisenlegierung (a), Eisenlegierung mit Magnesiumkern (b), ...
Korrosion und Querschnitte: Kaltgezogene binäre Eisen-Mangan-Legierungen (oben) weisen bereits nach mehreren Tagen in Rinderserum Muldenkorrosion und Spannungsrisskorrosion auf. Schematische Abbildungen von Drahtquerschnitten (unten): Eisenlegierung (a), Eisenlegierung mit Magnesiumkern (b), ...
(Bild: Fort Wayne Metals)

Die Möglichkeiten neuer Materialien sind verlockend. Doch es gibt auch Hindernisse zu überwinden. So stößt zum Beispiel Magnesium vor allem hinsichtlich Festigkeit und Formbarkeit an Grenzen. Die HCP-Anordnung der Kristallstruktur von Magnesium limitiert dessen Formbarkeit bei Zimmertemperatur. Daher werden Magnesiumlegierungen üblicherweise bei Temperaturen über 250 °C geformt. Dank seiner Erfahrung mit der Verarbeitung von anderen schwer formbaren Werkstoffen ist es Fort Wayne Metals jedoch möglich, Magnesium kalt zu verformen. Diese Verarbeitungstechnik verschafft einige Vorteile:

  • energiesparende Herstellung
  • größere Längen und engere Fertigungstoleranzen möglich
  • verbesserte Oberflächen
  • kleinere Durchmesser erzielbar
  • deutlich verbesserte Festigkeit
  • feinere und besser beeinflussbare Kristallstruktur

Die Ziehbarkeit von Magnesium verbessern

Grundsätzlich ist bekannt, dass Lithium die Ziehbarkeit von Magnesium positiv beeinflusst. Fort Wayne Metals hat daher vier Mg-6Li-Legierungen genauer untersucht (Bild 2). Diese Legierungen wurden gegossen, in einem Durchmesser von 4,5 mm stranggepresst, kalt gezogen und bei einem Durchmesser von 1 mm weichgeglüht. Danach wurden Kaltziehversuche durchgeführt, um die Verarbeitbarkeit und Festigkeit zu ermitteln.

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Im Markt für Präzisionswerkstoffe besteht eine signifikante Nachfrage nach der Oberflächenbeschaffenheit und Stärke, die kaltgezogenes Magnesium bietet. Aus diesem Grund hat Fort Wayne Metals ein Herstellungsverfahren entwickelt, mit dessen Hilfe sich erhebliche Querschnittsverringerungen erzielen lassen. Ferner wird die Herstellung blanker Drähte aus Magnesiumlegierungen wie ZM21 und WE43 ermöglicht. Nicht zuletzt sollte die Herstellung kaltgezogener Stäbe und Drähte aus Werkstoffen wie AZ61 und Mg-Ca-Legierungen möglich sein.

Im Vergleich zu Magnesium sind resorbierbare Werkstoffe auf Eisenbasis sowohl deutlich stärker (bis zu 1 GPa) als auch steifer (E > 200 GPa). Die Herausforderung für Verarbeiter dieser Werkstoffe besteht darin, eine ausreichende Abbaugeschwindigkeit zu erzielen und zugleich Muldenkorrosion zu vermeiden.

Selbstexpandierende Stents sind greifbar nah

Fort Wayne Metals hat neuartige resorbierbare Drähte aus hochreinem Eisen (Fe), Mangan (Mn), Magnesium (Mg) und Zink (Zn) entwickelt. Diese erreichen Streckgrenzen über 1 GPa und elastische Formänderungen bis zu einem Prozent – Eigenschaften, die die Entwicklung von selbstexpandierenden, resorbierbaren Stents ermöglichen könnten. Die hohe Stärke dieser Materialien wird der feinen Mikrostruktur und dem Fasergefüge zugeschrieben, die das Kaltziehen im Material erzeugt.

Darüber hinaus entwickelt Fort Wayne Metals neue antiferromagnetische Fe-Mn-X-Legierungen, die lokalen Korrosionserscheinungen durch Muldenkorrosion und Spannungsrisskorrosion widerstehen, wie sie in binären Eisen-Mangan-Legierungen entstehen. Auch das ein Thema, das neue Möglichkeiten für die Herstellung medizintechnischer Produkte schafft.

Kontakt:

Fort Wayne Metals

US-46809 Fort Wayne (IN)

www.fwmetals.com

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