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 Materialwissenschaft der Universität Jena erhält neues Spezial-Mikroskop
18.07.2019 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Vielfältig und preiswert: Alternative Pulver für die additive Fertigung von Stählen entwickelt
11.07.2019 | Fraunhofer IFAM Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung

Die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist eine aktuelle Herausforderung in den Nanowissenschaften. Forschende der Universität Basel haben mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und Spanien gezeigt, dass sich allein durch die Anordnung von Atomen in Nanodrähten atomare Vibrationen steuern lassen, welche die Wärmeleitfähigkeit bestimmen. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse kürzlich im Fachblatt «Nano Letters».

In der Elektronik- und Computerindustrie werden die Komponenten immer kleiner und leistungsfähiger. Problematisch ist dabei die Wärmeentwicklung, die durch...

Im Focus: Better thermal conductivity by adjusting the arrangement of atoms

Adjusting the thermal conductivity of materials is one of the challenges nanoscience is currently facing. Together with colleagues from the Netherlands and Spain, researchers from the University of Basel have shown that the atomic vibrations that determine heat generation in nanowires can be controlled through the arrangement of atoms alone. The scientists will publish the results shortly in the journal Nano Letters.

In the electronics and computer industry, components are becoming ever smaller and more powerful. However, there are problems with the heat generation. It is...

Im Focus: Nanopartikel mit neuartigen elektronischen Eigenschaften

Forscher der FAU haben Konzept zur Steuerung von Nanopartikeln entwickelt

Die optischen und elektronischen Eigenschaften von Aluminiumoxid-Nanopartikeln, die eigentlich elektronisch inert und optisch inaktiv sind, können gesteuert...

Im Focus: First-ever visualizations of electrical gating effects on electronic structure

Scientists have visualised the electronic structure in a microelectronic device for the first time, opening up opportunities for finely-tuned high performance electronic devices.

Physicists from the University of Warwick and the University of Washington have developed a technique to measure the energy and momentum of electrons in...

Im Focus: Neues Verfahren für den Kampf gegen Viren

Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft in Sulzbach und Regensburg arbeiten im Projekt ViroSens gemeinsam mit Industriepartnern an einem neuartigen Analyseverfahren, um die Wirksamkeitsprüfung von Impfstoffen effizienter und kostengünstiger zu machen. Die Methode kombiniert elektrochemische Sensorik und Biotechnologie und ermöglicht erstmals eine komplett automatisierte Analyse des Infektionszustands von Testzellen.

Die Meisten sehen Impfungen als einen Segen der modernen Medizin, da sie vor gefährlichen Viruserkrankungen schützen. Doch bevor es ein Impfstoff in die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Testzone für die KI-gestützte Produktion

18.07.2019 | Veranstaltungen

„World Brain Day“ zum Thema Migräne: individualisierte Therapie statt Schmerzmittelübergebrauch

18.07.2019 | Veranstaltungen

Kosmos-Konferenz: Navigating the Sustainability Transformation in the 21st Century

17.07.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielfältiger einsetzbare Materialien

19.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Regulation des Wurzelwachstums aus der Ferne

19.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung

19.07.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics