Werkstoffe und Verschleiß Flashcards
Titan
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
Beschichtung I
Vakuum-Plasma-Spritzverfahren: 1) Plasmabrenner (Anode + Kathode) 2) Gleichspannung (Lichtbogen) 3) Ionisierung des Gases mit Lichtbogen Schmelzung Werkstückbeschichtung
Beschichtung 2
Farbanodisieren von Wirbelsäulenimplantaten, Pedikelschraube, ..
Beschichtung III
Physikalisch Vapour Deposition:
1) Verdampfen von Metallen durch Laserstrahlen im Hochvakuum
2) Bewegung des Dampfes durch El. Felder
3) Kondensation bei Kontakt mit Oberfläche
Beschichtung IV
Plasma Chemical Vapour Deposition Vakuumkammer Gas ionisiert Metallteller+ Werkstück negativ geladen Chemische Reaktion — Schichtbildung
Kunststoffe: Arten
1) UHMW-PE (Polyethylen)
2) PEEK Polyetherketon
3) PA-66 (Polyamid)
4) PTFE (Polytetrafluorethylen)
5) PMMA (Polymethylmetrakylat)
UHMW-PE (polyethylen)
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
PEEK
Günstiges Gleitverhalten Hochtemperaturthermoplast Gut sterilisierbar Gut für cages Gute chemikalienbeständigkeit
—- Halswirbelsäulen Cage
PA-66 (Polyamid)
Hohe Zähigkeit Reversible Wasseraufnahme Gute Gleiteigenschaften Chemische Beständigkeit Nicht resorbierbar (Chirurgisches Nahtmaterial)
PTFE
Gute Gleiteigenschaften Hohe Wärmeausdehnung Gute Korrosionbeständigkeit Hydrophobe Eigenschaften (Gefäßimplantate)
PMMA
Elastisch Schlagfest Empfindlich gegenüber UV Für Knochenzement benutzt: —gute mech. Festigkeit —kurze Aushärtungszeit — Möglichkeit der Verarbeitung/ Einbringung — niedrige polymerisationstemperatur
Werkstoffprüfung
1) Zugversuch
2) Härtemessung
3) Dynamische Werkstoffprüfung
Härtemessung
1- Brinell
2- Vickers
Diamantpyramide
Prüfkraft
3- Rockwell
Diamantkegel
Messuhr
PrüfkraftDynamische Werkstoffprüfung
Wöhlerkurve — Ermüdung des Materials prüfen
logarithmischer Auftrag der Zyklen
Normalspannung in Abhängigkeit der Zyklen
Verschleiß
Progressiv ablaufender Materialverlust aus den Wirkflächen impliziert durch tribologische Beanspruchung (Reibung zwischen 2 relativ zueinander bewegende Flächen)
Welche Arten von Reibpaarungen gibt es? (Berührung)
1) Flächenberührung
2) Linienberührung
3) Punktberührung
Kinematik (Art, Ablauf, Richtung)
Bewegungsart: - Gleiten, Rollen, Bohren, Stoßen Bewegungsablauf: - kontinuierlicher, unterbrochener Bewegungsrichtung: - gleichsinnig, oszillierend
Anforderungen an Implantat-Werkstoffe
- Biokompatible
- hohe mechanische Festigkeit
- hohe Verschleißbeständigkeit
- Kein Abrieb
- Korrosionsbeständigkeit
- kompatibel zu bildgebende Verfahren
Arten Gleitpaarungen
1) Hart-Weich-Paarung
- Metall- Polyethylen
- Keramik- Polyethylen
2) Hart-Hart-Paarung
- Metall- Metall
- Keramik- Keramik
Der „goldene Standard“
PE-UHMW Insert
—- Metallkopf oder
—-Keramikkopf
Problem: PE wird durch Oxidation geschädigt
—- Verminderte Abriebbeständigkeit
—- Versprödung
—- Verminderte Festigkeit
Cross-linked Polyethylen (+ o -)
+ bessere Verschleißbeständigkeit
+ höhere Alterungsbeständigkeit
- geringere Ermüdungsfestigkeit
Keramik- Keramik Paarung
Werkstoffe: Aluminium
BIOLOX: Verbesserung von 1st Generation bis jetzt
—- Reinheit, Dichte, kleinere Korngröße
Keramik- Kopfbruch
Warum?
Revisionsmöglichkeiten
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
Metall- Metall- Paarung
Low Carbon: höhere Verschleißrate
High Carbon: größere Streuung der Verschleißrate
Reduktion des Reibmoments: Schmiertaschen auf Gleitfläche
