Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bessere Bauteilverbindungen für medizinische Instrumente

18.07.2014

Medizinische Instrumente müssen leicht sterilisierbar sein und brauchen eine möglichst ebene Oberfläche, damit sich keine Keime einnisten können. Außerdem sind funktionale Eigenschaften wichtig, wie maßgeschneiderte Verformbarkeit.

Zusammen mit europäischen Partnern hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM ein spezielles Fügesystem entwickelt: Es verbindet die einzelnen Instrumententeile ohne Spalten oder Kanten. So hergestellt können medizinische Instrumente leichter sterilisiert und Kreuzinfektionen vermieden werden.


Besser desinfizierbarer, spaltfrei hergestellter Markraumbohrer, © SIMEX Medizintechnik GmbH: Für die Verbindung zwischen Schaft und Bohrkopf wurde ein neues Fügesystem entwickelt.

Um glatte Instrumentenoberflächen zu erhalten haben Forscherinnen und Forscher im Projekt Clean Tools ein Rotationsreibschweißverfahren entwickelt und an einem so genannten Markraumbohrer erprobt. Bei diesem medizinischen Instrument ist ein Schaft aus einer flexiblen Formgedächtnislegierung mit einem Bohrkopf aus Edelstahl über eine Zwischenschicht verschweißt.

Die funktionale Kombination aus elastischem Schaft und festem Bohrer ermöglicht es, das Werkzeug entlang eines gekrümmten Knochens zu führen. Bei heute genutzten Markraumbohrern verbindet ein Doppelgewinde einen flexiblen Schaft mechanisch mit einem harten, unflexiblen Bohrer. Oder es wird zur Realisierung von Schaft und Bohrer aus demselben Material ein spiralförmiger Schaft eingesetzt.

In beiden Fällen entstehen Zwischenräume und Spalten auf der Instrumentenoberfläche, in denen sich beim Bohrprozess Knochen- und Gewebereste ansammeln. Die unzugänglichen Zwischenräume können nur sehr schwer sterilisiert werden – es kann somit zu Kreuzinfektionen kommen.

»Aber nun gibt es Abhilfe: Die im Projekt entwickelte spezielle Rotationsreibschweißverbindung schafft eine glatte Oberfläche«, erklärt Dr. Dirk Helm, Gruppenleiter am Fraunhofer IWM. »Das spezielle Schweißverfahren und die Zwischenschicht machen es nun möglich, die normalerweise nicht miteinander verschweißbaren Materialien von Schaft und Bohrkopf zu kombinieren.«

In dem EU-geförderten Gemeinschaftsprojekt Clean Tools haben die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IWM mit TWI Ltd, der Universiteit Twente und mit den Industriepartnern Corin Ltd, Fricweld AB, Technosprings Italia und SIMEX Medizintechnik GmbH zusammengearbeitet.

Reibschweißen mit drei Materialien

Die Schwierigkeit der Rotationsreibschweiß-Verbindung besteht darin, dass die sehr verschiedenen Materialien beim Schweißen zur Bildung von Sprödteilchen neigen. Um die Stabilität der Schweißnaht zu gewährleisten, kam daher eine spezielle Zwischenschicht zum Einsatz. Die Zwischenschicht muss hohe Anforderungen bezüglich Biokompatibilität und mechanischen Eigenschaften erfüllen, die sich zudem durch den Rotationsreibschweißprozess verändern können. Daher haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IWM, nachdem sie gezielt die geeignetsten Materialien ausgewählt hatten, einerseits die einzelnen Materialien der Verbindung und andererseits den gesamten Materialverbund mit experimentellen Methoden und Simulationen bewertet. Damit konnten sie das Materialsystem für die Praxis qualifizieren. Darüber hinaus haben die Projektteilnehmer die Parameter zum Rotationsreibschweißen entwickelt, um solche dreifachen Verbindungen fertigen zu können und einen Markraumbohrer hergestellt, der sich derzeit im Probeeinsatz befindet.

Weitere Informationen:

http://www.iwm.fraunhofer.de
http://www.cleantools.de

Thomas Götz | Fraunhofer-Institut

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: 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...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie