Rauheit auch am Gewindegrund messen
Die Rauheit entscheidet mit darüber, wie gut und nachhaltig das Implantat mit dem Kieferknochen verwächst. Mit dem optischen 3D Messsystem InfiniteFocus wird die Rauheit überall gemessen, wo es notwendig ist. Auch am Gewindegrund von Implantaten.
Es ist eine einfache Rechnung: wenn der Einzelstückpreis eines Zahnimplantats zwischen 300€ und 600€ beträgt, dann hat der Implantathersteller bei nur einer einzigen zurückgerufenen Charge von 250 bis 600 Stück mindestens 75.000€ Ausschusskosten zu zahlen.
Dem können Hersteller durch aussagekräftige Qualitätssicherung vorbeugen. Mittels 3D Oberflächenmessung stellen sie sicher, dass die Topographie die entsprechende Proteinbindungskapazität aufweist. Damit wird gewährleistet, dass das Implantat einfach, schnell und nachhaltig mit dem Kieferknochen zusammenwächst. Mit der flächenhaften Rauheitsmessung auch über große Messfelder spielt das Unternehmen Alicona mit dem hochauflösenden 3D Messgerät InfiniteFocus mittlerweile eine Vorreiterrolle in der 3D Oberflächencharakterisierung von Implantaten. In der Produktion vermindert die 3D Oberflächenmessung das Risiko von teurem Ausschuss und bietet entsprechendes Sparpotenzial. Gleichzeitig wird das Reklamationswesen einfacher, da Qualität leicht und schnell mittels rückführbarer Messung nachgewiesen wird.
Rauheit an Gewindegrund und Flanken messen
„Gemessen werden muss alles, was mit dem Knochen in Kontakt ist. Wichtig ist, dass ich die Rauheit auch am Gewindegrund messen kann“, erklärt Dr. Frank Rupp. Der Leiter der Arbeitsgruppe „Grenzflächenanalytik medizinischer Werkstoffe“ in der Sektion Medizinische Werkstoffkunde & Technologie (Leiter Prof. Dr. J. Geis-Gerstorfer) an der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik am Universitätsklinikum Tübingen) ist Experte auf dem Gebiet der Oberflächenmodifizierung von Implantaten. Er beschäftigt sich unter anderem damit, wie die Oberfläche beschaffen sein muss, um die Knochenintegration bestmöglich zu gewährleisten. Für ihn ist InfiniteFocus im Moment jenes Messsystem, das die Anforderungen in punkto flächenhafte Rauheitsmessung am besten erfüllt.
„Wir kennen kein vergleichbares optisches Messsystem, das derart fundierte Aussagen über die Rauheit auch über große Messbereiche liefert“, so Rupp. Das Messsystem misst bereits nach der ISO Norm 25178 und bietet demnach nicht nur lineare, sondern flächenbasierte Messungen. Der Anwender gewinnt damit nicht nur mehr Informationen über seine Oberfläche, sondern profitiert auch von einer größeren Wiederholgenauigkeit und Rückführbarkeit. „Durch 3D-Messungen der Oberfläche, wie sie mit InfiniteFocus durchgeführt werden können, sind wir in der Lage, die Korrelation zwischen der Topographie des Implantats und dessen Verhalten im Körper zunehmend fundierter und vor allem mit numerischen Werten zu bestimmen. Damit gelingt es auch, Rückschlüsse auf das biologische Verhalten zu ziehen. So können wir auch neue Materialien entsprechend optimieren“, erklärt der Experte in medizinischer Werkstoffkunde.
Zu dieser Optimierung zählen auch die Untersuchungen zur Korrelation zwischen der Implantattopographie und dem Benetzungsverhalten. Ziel ist auch hier die Entwicklung von Implantaten, die gewährleisten, dass das Blut beim Implantieren die Oberfläche schnell benetzt. Studien belegen, dass die Topographie die Verteilung roter Blutkörperchen bereits nach wenigen Minuten günstig beeinflussen kann.
Mehr Oberfläche schneller messen
Im Vergleich zu anderen, herkömmlichen Technologien ist das optische Messsystem nicht nur aussagekräftiger und genauer, sondern auch schneller und damit kosteneffizienter. Frank Rupp kennt das aus der Praxis: „Messungen mit einem Rasterelektronenmikroskop sind aufgrund der zum Teil langwierigen Probenpräparation sehr aufwendig. Bei taktilen Messungen ist man auf die Auslenkung der Tastnadel beschränkt. Bei Gewindeimplantaten, wo ich auch am Gewindegrund messen muss, ist diese Technologie gar nicht mehr zielführend“.
Kosteneffizient messen bedeutet auch, sämtliche relevanten Parameter mit nur einem Messsystem zu erfassen. Als Messsystem, das die Funktionalitäten eines Rauheits- und Formmessgerät kombiniert, bietet InfiniteFocus dem Anwender sämtliche Funktionalitäten eines optischen Profilometers und einer Mikro-Koordinatenmessmaschine. Mit nur einem Messsystem wird die klassische Oberflächenmesstechnik (zur Rauheitsmessung) und Koordinatenmesstechnik (zur Formmessung) abgedeckt. Selbst bei komplexen Formen oder unterschiedlichen Materialeigenschaften erzielt der Anwender auch über große vertikale und laterale Scanbereiche eine vertikale Auflösung von bis zu 10nm.
3D Messtechnik im OP
Diese hohe Auflösung selbst bei steilen Flanken und unterschiedlichen Materialeigenschaften macht InfiniteFocus nicht nur zu einem vielfach genutzten System in der Dentaltechnik. Kürzere und bessere Behandlungsmethoden, schnellere und genauere Diagnosen, weniger riskante Operationen und die erhöhte Lebensqualität der Patienten sind Schlüsselanforderungen an sämtliche Bereiche der Medizintechnik. „Der Zuwachs von Anfragen aus der Medizintechnik wird immer größer“, erklärt Alicona Geschäftsführer Dr. Stefan Scherer. „Nicht nur Hersteller von Implantaten wenden sich an uns. Auch die Anbieter von chirurgischen Instrumenten wie Knochenbohrer oder –fräser setzen InfiniteFocus vermehrt zur Qualitätssicherung ein und messen die Form von Schneidkanten und Werkzeugspitzen.“
Mit InfiniteFocus misst der Anwender unter anderem Schlüsselparameter wie den Span- oder Flankenwinkel bis hin zu diversen Durchmessern, der Konzentrizität und Rundlauftoleranz. „Stimmt die Geometrie der Spitze, sind lange Standzeiten, kurze Bearbeitungszeiten, geringe Wärmeentwicklung, hohe Schnittgeschwindigkeiten und bestmögliche Prozesssicherheit gewährleistet“, Scherer über den Nutzen der Messungen. Mit der richtigen Geometrie bzw. Oberflächengüte und Korrosionsresistenz weisen die Instrumente zudem eine entsprechend hohe Elastizität und damit verbundene geringe Bruch- und Splittergefahr auf.
Ein System für Material- und Applikationsmix
InfiniteFocus wird ab einer Oberflächenrauheit von nur wenigen Nanometern eingesetzt. Selbst bei mitunter sehr glatten Komponenten aus Keramik, die aufgrund der hohen Biokompatibilität ein viel genutzter Werkstoff ist, erzielt das Messsystem hochauflösende Resultate. Die geringen Ansprüche an die Probenbeschaffenheit machen das 3D Messgerät zu einem universell einsetzbaren System in der Medizintechnik, da es für sämtliche gängigen Materialen geeignet ist. Die Messung von verschiedenen Chromstählen, Metallen bzw. Metalllegierungen, Titan, Kunststoffen und Gummi sowie Kleber zählen zu den üblichen Applikationen.
Auch Hersteller von Spritzgusskomponenten oder Mikroformteilen mit Gittern, Löchern etc. haben das System zur Messung von Mikro- und Nanofunktionsstrukturen im Einsatz. Andere Anwendungen sind Zahnverschleißanalyse oder die Plagiatsprüfung von Tabletten mittels Profil- oder Volumenmessung der Stempel. In der Diagnostik wird das System zur Messung von diversen Membranen eingesetzt, die in Messgeräten z.B. zur Bestimmung des Blutzuckers implementiert sind. Im Bereich der Hochleistungskeramik wird InfiniteFocus unter anderem eingesetzt, um keramische Werkstoffe zu analysieren und Erkenntnisse über Materialeigenschaften zu gewinnen. Damit werden Patienten z.B. verschleißfreie und körperverträgliche Implantate ohne Metall geboten.
Mit 360 Grad-Messungen Qualität rundherum sichern
Mit der neuen Release des 3D Oberflächenmesssystems ist nicht nur die Rauheits-, sondern auch die Formmessung noch genauer und aussagekräftiger. Für die vollständige Formmessung ist entscheidend, dass der gesamte Umfang eines Bauteils gemessen wird. Das setzt Alicona mit der optionalen Rotationseinheit um, die die Probe um 360° dreht. In der Implantatindustrie bedeutet das, dass Hersteller ab sofort auch die Gewindesteigung messen und somit die Formgenauigkeit und die Einhaltung von Formtoleranzen sicher stellen. Auch Formabweichungen zu einem Referenzkörper werden automatisch ermittelt. Mit direkten Vergleichsmessungen zwischen dem Bauteil und der entsprechenden CAD Zeichnung bestimmt der Anwender auch die Abweichung zum Nominal.
Mehr Informationen:
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Alicona Imaging GmbH |
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Teslastrasse 8 |
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A-8074 Grambach |
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Tel: +43 316 4000 700 |
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Fax: +43 316 4000 711 |
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Email: info@alicona.com |
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www.alicona.com |
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