Werkstoffe und Verschleiß

Question 1

Titan

Answer 1

1) Rutil (TiO2) — Hochtemperaturstabil
2) Titan- Rein — sehr Biokompatibel
Grad 1- 4 gibt die Reinheit an, Grad 5 = Legierung
3)Titanlegierungen (hohe mechanische Eigenschaften)- gut schweißbar und umformbar
4) Beschichtung I-IV

Question 2

Beschichtung I

Answer 2

Vakuum-Plasma-Spritzverfahren:
1) Plasmabrenner (Anode + Kathode)
2) Gleichspannung (Lichtbogen)
3) Ionisierung des Gases mit Lichtbogen
Schmelzung
Werkstückbeschichtung

Question 3

Beschichtung 2

Answer 3

Farbanodisieren von Wirbelsäulenimplantaten, Pedikelschraube, ..

Question 4

Beschichtung III

Answer 4

Physikalisch Vapour Deposition:

1) Verdampfen von Metallen durch Laserstrahlen im Hochvakuum
2) Bewegung des Dampfes durch El. Felder
3) Kondensation bei Kontakt mit Oberfläche

Question 5

Beschichtung IV

Answer 5

Plasma Chemical Vapour Deposition
Vakuumkammer
Gas ionisiert
Metallteller+ Werkstück negativ geladen
Chemische Reaktion — Schichtbildung

Question 6

Kunststoffe: Arten

Answer 6

1) UHMW-PE (Polyethylen)
2) PEEK Polyetherketon
3) PA-66 (Polyamid)
4) PTFE (Polytetrafluorethylen)
5) PMMA (Polymethylmetrakylat)

Question 7

UHMW-PE (polyethylen)

Answer 7

Je länger die Kette desto besser
-Hohe Zähigkeit, gute Gleitverhalten, geringe Wasseraufnahme
-Quervernetzung möglich (crosslinking — eine polymerkette zu einer anderen verbinden):
+ weniger Abrieb
+ verzögerte Alterung
- erhöhte Oxidationsgefahr (Spaltung der Polymerketten)

—- Inlays von Hüft-und Knie Endoprothesen

Question 8

PEEK

Answer 8

Günstiges Gleitverhalten
Hochtemperaturthermoplast
Gut sterilisierbar 
Gut für cages 
Gute chemikalienbeständigkeit

—- Halswirbelsäulen Cage

Question 9

PA-66 (Polyamid)

Answer 9

Hohe Zähigkeit
Reversible Wasseraufnahme
Gute Gleiteigenschaften
Chemische Beständigkeit
Nicht resorbierbar
(Chirurgisches Nahtmaterial)

Question 10

PTFE

Answer 10

Gute Gleiteigenschaften
Hohe Wärmeausdehnung
Gute Korrosionbeständigkeit
Hydrophobe Eigenschaften
(Gefäßimplantate)

Question 11

PMMA

Answer 11

Elastisch
Schlagfest
Empfindlich gegenüber UV
Für Knochenzement benutzt:
  —gute mech. Festigkeit
  —kurze Aushärtungszeit
  — Möglichkeit der Verarbeitung/ Einbringung
  — niedrige polymerisationstemperatur

Question 12

Werkstoffprüfung

Answer 12

1) Zugversuch
2) Härtemessung
3) Dynamische Werkstoffprüfung

Question 13

Härtemessung

Answer 13

1- Brinell
2- Vickers
        Diamantpyramide
        Prüfkraft
3- Rockwell
        Diamantkegel
        Messuhr
        Prüfkraft

Question 14

Dynamische Werkstoffprüfung

Answer 14

Wöhlerkurve — Ermüdung des Materials prüfen

logarithmischer Auftrag der Zyklen

Normalspannung in Abhängigkeit der Zyklen

Question 15

Verschleiß

Answer 15

Progressiv ablaufender Materialverlust aus den Wirkflächen impliziert durch tribologische Beanspruchung (Reibung zwischen 2 relativ zueinander bewegende Flächen)

Question 16

Welche Arten von Reibpaarungen gibt es? (Berührung)

Answer 16

1) Flächenberührung
2) Linienberührung
3) Punktberührung

Question 17

Kinematik (Art, Ablauf, Richtung)

Answer 17

Bewegungsart:
- Gleiten, Rollen, Bohren, Stoßen
Bewegungsablauf:
- kontinuierlicher, unterbrochener
Bewegungsrichtung:
- gleichsinnig, oszillierend

Question 18

Anforderungen an Implantat-Werkstoffe

Answer 18

• Biokompatible
• hohe mechanische Festigkeit
• hohe Verschleißbeständigkeit
• Kein Abrieb
• Korrosionsbeständigkeit
• kompatibel zu bildgebende Verfahren

Question 19

Arten Gleitpaarungen

Answer 19

1) Hart-Weich-Paarung
- Metall- Polyethylen
- Keramik- Polyethylen
2) Hart-Hart-Paarung
- Metall- Metall
- Keramik- Keramik

Question 20

Der „goldene Standard“

Answer 20

PE-UHMW Insert
—- Metallkopf oder
—-Keramikkopf

Problem: PE wird durch Oxidation geschädigt
—- Verminderte Abriebbeständigkeit
—- Versprödung
—- Verminderte Festigkeit

Question 21

Cross-linked Polyethylen (+ o -)

Answer 21

+ bessere Verschleißbeständigkeit
+ höhere Alterungsbeständigkeit
- geringere Ermüdungsfestigkeit

Question 22

Keramik- Keramik Paarung

Answer 22

Werkstoffe: Aluminium
BIOLOX: Verbesserung von 1st Generation bis jetzt
—- Reinheit, Dichte, kleinere Korngröße

Question 23

Keramik- Kopfbruch
Warum?
Revisionsmöglichkeiten

Answer 23

Zum Beispiel durch: falsche Konusgeometrie oder beschädigter Konus

Nach Keramikbruch:

• Metallkopf (aber Abrieb durch verbleibende Keramikpartikel)
• Keramikkopf nur vertretbar bei Titanstiehl ohne Konusschädigung
• Keramische Revisionskugel

Question 24

Metall- Metall- Paarung

Answer 24

Low Carbon: höhere Verschleißrate
High Carbon: größere Streuung der Verschleißrate
Reduktion des Reibmoments: Schmiertaschen auf Gleitfläche

Question 25

Impingement

Answer 25

Degenerative alteration im Gelenk

Große Köpfe reduzieren Risiko von Impingement und konsekutiver Subluxation oder Dislokation