Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lockerer Schwung aus der künstlichen Hüfte

04.08.2000



Künstliche Hüftgelenke aus Keramik müssen auf lange Zeit und zuverlässig sehr hohe Belastungen aushalten. Mit einem neuen Prüfverfahren können die Beanspruchungen, die im Körper auf das
Implantat wirken, wirklichkeitsnah nachgebildet werden.

Jährlich erhalten allein in Deutschland 150 000 Menschen ein künstliches Hüftgelenk. Für einen langen und sorgenfreien Einsatz ist nicht nur eine gute medizinische Versorgung nötig, die Implantate müssen auch extrem belastbar und verschleißfest sein. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM entwickelte gemeinsam mit den führenden europäischen Herstellern von Hüftimplantaten und Keramiken neue Prüfverfahren, um die Belastung im Körper realistisch nachbilden zu können.

»Ein künstliches Hüftgelenk besteht aus drei Teilen«, erklärt Roland Schäfer vom IWM. »Der Schaft wird operativ im Oberschenkelknochen verankert. An seinem oberen Ende ist ein Kugelkopf angebracht. Zusätzlich wird in der Hüfte eine Pfannenprothese implantiert. Kugel und Pfanne fügen sich ineinander und funktionieren wie das natürliche Hüftgelenk«. Auf alle drei Bestandteile - die 20 bis 30 Jahre lang funktionsfähig sein sollen - wirken Kräfte von mehreren Kilonewton, das entspricht dem Gewicht von etwa einer halben Tonne. Keramik hat sich als idealer Werkstoff für Kugelkopf und Pfanne erwiesen, denn das Material ist extrem verschleißfest, außerordentlich körperverträglich und hält sehr hohe Belastungen aus.

Es gibt verschiedene Tests, mit denen man nachbilden kann, wie die Teile im Körper belastet werden. Weil der gängige Berstversuch Nachteile hat, untersuchten die Freiburger Forscher das Verhalten der keramischen Kugelköpfe und erarbeiteten neue Prüfverfahren: »Bei einem Berstversuch wirkt eine extrem hohe Kraft - bis zu 15 t - so lange auf das Bauteil, bis es auseinander bricht«, erläutert Schäfer das Vorgehen. »Bislang zog man dann den Rückschluss: hohe Bruchlast bedeutet lange Lebensdauer«. Das war den Fraunhofer-Forschern jedoch zu wenig. Der Kugelkopf ist im Körper nicht konstant mit derselben Kraft belastet - sie verändert sich in Betrag und Richtung. Mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen entwickelten die Wissenschaftler eine Prüfmethode, die den wechselnden Kräften und der unterschiedlichen Belastung Rechnung trägt. Die Arbeiten ermöglichen es nun, im Labor Bedingungen zu erreichen, die jahrelangem Einsatz beim Gehen, Laufen oder Tanzen entsprechen und stellen somit sicher, dass der lockere Schwung aus der künstlichen Hüfte auch noch nach Jahren ohne Folgen bleibt.

Ansprechpartner:
Roland Schäfer
Telefon: 07 61/51 42-1 19
Telefax: 07 61/51 42-1 10
E-Mail: rs@iwm.fhg.de

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Wöhlerstraße 11
79108 Freiburg
Pressekontakt:
Thomas Götz
Telefon: 07 61/51 42-1 53
Telefax: 07 61/51 42-1 10
E-Mail: tg@iwm.fhg.de

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

Beate Koch |

Weitere Berichte zu: Hüfte Hüftgelenk Keramik Kugelkopf Prüfverfahren Schwung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum
07.12.2016 | Technische Universität Graz

nachricht Bioabbaubare Polymer-Beschichtung für Implantate
06.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie