Die Entwicklung medizinischer Materialien

Materialien, die in der medizinischen Industrie, insbesondere in der orthopädischen Chirurgie, verwendet werden, haben einen langen Weg zurückgelegt. Wenn die neuen Materialien in der Branche eingeführt werden, werden Schneidwerkzeuginnovationen gemacht. Vor vierzig Jahren bedeutete begrenzte Technologie, dass ein Chirurg, der ein zerbrochenes Schienbein reparierte, die Teile aneinanderreihte und das Bein in einen Gips legte, der dann Monate brauchte, um zu heilen. Mit den heutigen modernen Materialien wie Titan und technologischen Fortschritten würde derselbe Bruch innerhalb weniger Wochen heilen.

Ein weiterer Bereich, in dem große Fortschritte erzielt wurden, ist der Bereich der Gelenkersatzchirurgie. In der Vergangenheit waren diese Verfahren aufgrund der Lebenserwartung künstlicher Gelenke typischerweise Senioren vorbehalten. Früher hielt ein Hüftersatz 8 bis 10 Jahre. Mit den modernen Materialien von heute hat ein künstliches Hüftgelenk eine Lebenserwartung von etwa 30 Jahren. Dies macht es möglich, die Hüfte eines 50-jährigen Patienten zu ersetzen, was dauern sollte, bis der Patient in den Achtzigern ist.

Bei zahlreichen orthopädischen Implantaten auf dem Markt war es für diesen speziellen Patienten wichtig, die Kombination auszuwählen, die Langlebigkeit mit der geringsten Wahrscheinlichkeit einer Abstoßung bietet. Titan ist das ideale Material für den Stift, der in den Femur eingesetzt wird. Es ist leicht und sehr stark, aber es fehlt ihm an Abriebfestigkeit. Aus diesem Grund besteht der Femurball, der in die Hüftpfanne geht, aus Keramik. Keramik ist extrem hart und bietet eine hervorragende Abriebfestigkeit. Es ist fast unmöglich, es im gesinterten Zustand zu bearbeiten. Die Hüftpfanne oder Hüftpfanne muss einen normalen Bewegungsbereich mit dem Femurball zulassen, damit das Hüftgelenk richtig funktioniert. Dies stellt eine interessante Herausforderung dar, da das Material auf der Innenseite der Hüftpfanne eine minimale Reibung mit dem Femurball verursachen und gleichzeitig genauso lange halten muss wie der Rest der Hüftprothese.

Die Lösung dafür ist eine Hüftgelenkpfanne aus Kobalt-Chrom, die eine Einlage aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) enthält. Kobaltchrom ist eines der am schwierigsten zu bearbeitenden Metalle mit einer Bearbeitbarkeitsbewertung von 15 % von B-1112 (160 Brinell-Automatenstahl). HDPE-Maschinen lassen sich am besten mit sehr scharfen Werkzeugen mit einem hohen positiven Spanwinkel bearbeiten. Titan ist aufgrund seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit schwer zu bearbeiten. Dies sind vier sehr unterschiedliche Materialien, die jeweils eine einzigartige Herstellungsmethode erfordern. Moderne Fertigungstechniken und High-Tech-Werkzeuge haben es möglich gemacht, ein künstliches Gelenk herzustellen, das 30 Jahre hält. „Moderne Fertigungstechniken und High-Tech-Werkzeuge haben es möglich gemacht, ein künstliches Gelenk herzustellen, das 30 Jahre hält.“

Gelenkersatztechniken entwickeln sich weiter. Derselbe Patient hatte auch einen teilweisen Knieersatz, bei dem zwei der gleichen Materialien verwendet wurden, die sie in ihrer Hüfte hatten, und bedeutete, dass eine Abstoßung kein Problem sein sollte. Am Ende der Tibia und am Ende des Femurs wird eine Kobalt-Chrom-„Kappe“ angebracht. Zwischen den beiden Metallkappen ist ein HDPE-Einsatz installiert. Dies ist weitaus weniger invasiv als ein vollständiger Kniegelenkersatz und ermöglicht auch zukünftige Optionen zum Ersetzen des Kunststoffeinsatzes.

Materialien, die in der heutigen medizinischen Fertigung verwendet werden, decken die gesamte Bandbreite ab. Sie umfassen alles, von den in der Chirurgie verwendeten Edelstahlinstrumenten bis hin zu kohlefaserverstärktem PEEK, das zur Herstellung von Zielarmen verwendet wird, um Hüftimplantate richtig zu lokalisieren. Jedes dieser Materialien bietet einzigartige Herausforderungen bei der Herstellung, aber Menschen, die in der Lage sind, ohne Schmerzen zu leben, sind äußerst dankbar, dass diese Herausforderungen angegangen und mit fortschrittlicher Schneidwerkzeugtechnologie überwunden werden.

Zuvor in der Cutting News 2015 Medical Edition von OSG Tool vorgestellt.