Chrom-Kobalt-Legierungen bearbeiten
Fertigung von Implantaten
Endoprothetik ist eine Wachstumsbranche. Steigende Lebenserwartung, Extremsportarten mit höheren Verletzungsrisiken oder Verschleiß durch Übergewicht sind die Gründe für immer mehr Gelenkimplantate. Bei ihrer Herstellung aus komplexen Chrom-Kobalt-Legierungen sorgen HiPIMS-beschichtete Werkzeuge für die Oberflächenqualität, die entscheidend ist bei medizintechnischen Anwendungen.
Chrom-Kobalt-Legierungen gehören zu den leistungsfähigsten Werkstoffen der modernen Endoprothetik. In künstlichen Knie- oder Hüftgelenken verkraften sie die permanenten, hohen Stoßbelastungen problemlos. Dank ihrer Biokompatibilität begünstigen sie das Verwachsen mit dem Körpergewebe und zeigen auch nach vielen Jahren keine Anzeichen von Korrosion.
„Die verwendeten Legierungen sind zugleich hart und sehr zäh und haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Das verursacht hohe Temperaturen an der Schneide beim Zerspanen„, skizziert Inka Harrand, Produktmanagerin für Wendeschneidplatten bei CemeCon, die Herausforderungen bei der Bearbeitung. Durch Druck und Hitze kann es zu Kaltverfestigungen an der Oberfläche des Implantats kommen. Der teure Rohling wird zum Ausschuss. „Eine gute Kühlung ist darum wichtig.
Noch effektiver ist es, die Entstehung von Wärme zusätzlich so weit wie möglich zu reduzieren.„ Dabei spielt InoxaCon zwei Vorteile aus: Die glatte Oberfläche der Beschichtung vermindert die Reibung. Wegen der sehr guten Schichteigenschaften reichen 1,5 µm oder 3 µm Schichtdicke aus und die Schneidkanten bleiben so scharf, dass Vorschub und Schnittgeschwindigkeit für minimale Schnittkräfte – also geringen Druck – gewählt werden können. So verhindert InoxaCon Kaltverfestigung und gewährleistet Prozessstabilität.
Die Qualität der gefrästen Oberflächen ist entscheidend für den Heilungsprozess und die Festigkeit des Implantats im Knochen. Konventionell entstehen die geforderten Oberflächenrauheiten durch mehrstufiges Nachpolieren. Intelligent angepasste Werkzeuge mit InoxaCon®-Schichtspezifikationen erzeugen beim Fräsen ein hervorragendes Ergebnis, so dass aufwändiges Polieren überflüssig ist. Die kürzeren Prozesszeiten bedeuten eine effizientere automatisierte Fertigung. Die hochwertige Oberfläche der bearbeiteten Implantate öffnet Werkzeugherstellern die Tür zum medizintechnischen Sektor.
Ihr Korrosionsschutz und die Beständigkeit gegen Säuren prädestiniert die Chrom-Kobalt-Legierungen ebenso für den Einsatz im Mundraum. „Für Zahnersatz aus Chrom-Kobalt-Legierungen spricht auch der Wärmeausdehnungskoeffizient, er entspricht dem der Keramiken„, beschreibt Inka Harrand. „Zwischen den Materialien entstehen keine Risse bei der Wärmebehandlung.„ Für die Fertigung von Kronen, Brücken oder Inlays werden die HiPIMS-Schichten auf sehr filigrane Werkzeuge aufgebracht. Spezifische Vorbehandlungen des Hartmetalls machen auch dort eine maximale Haftung ohne Veränderung der Mikrogeometrie möglich.
„Qualitäts- und Präzisionsanforderungen in der Medizintechnik sind sehr hoch. Aber das sind sie in anderen sicherheitsrelevanten Bereichen auch„, erklärt Inka Harrand. „Darum können wir viele Erfahrungen aus über 30 Jahren Werkzeugbeschichtung nutzen. Ein erfolgreiches Beispiel, wie wir CemeCon-Technologie – führend in Diamant-, Sputter- und HiPIMS-Beschichtungen – auf immer mehr Anwendungen und Branchen übertragen.„
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