Schleif- und Polierwerkzeuge zur Herstellung orthopädischer Produkte, Injektionsnadeln, Operationsinstrumente und dentalmedizinischer Produkte müssen vielen Anforderungen gerecht werden, vor allem aber höchste Präzision gewährleisten. Zugleich erfordert das rasante Wachstum der medizintechnischen Branche immer leistungsfähigere Technologien.
Laut einer Statistik des Bundesverbands Medizintechnologie werden allein in Deutschland jährlich über eine Million Zahnimplantate, rund 217 000 künstliche Hüftgelenke, 8000 Schultergelenke und 153 000 Knie-Endprothesen eingesetzt. Häufige Gründe für orthopädische Eingriffe sind die Linderung von Bandscheiben- und Wirbelsäulenbeschwerden sowie die Behebung von Unfallverletzungen an Kopf, Schultern, Armen und am Becken. Auch die stetig steigende Lebenserwartung, die jährlich um 3 bis 4 Monate in den OECD Ländern steigt, sowie der weltweit wachsende Anteil an fettleibigen Menschen, der sich im Zeitraum von 1980 bis 2014 verdoppelt hat, lässt die Nachfrage nach medizintechnischen Produkten weltweit durchschnittlich um 4,4 Prozent pro Jahr steigen.
Angesichts dieser Zahlen überrascht es wenig, dass global, pro Jahr, medizintechnische Produkte im Wert von über 200 Milliarden Euro nachgefragt werden. Die Marktführer in der Herstellung dieser medizinischen Produkte kommen aus den USA, Japan und aus Deutschland. Tyrolit stellt seinen Kunden Schleif- und Polierwerkzeuge für orthopädische Produkte, für Injektionsnadeln, für Operationsinstrumente und für dentalmedizinische Produkte zur Verfügung.
Präzise Implantate wirtschaftlich schleifen
Implantate werden überwiegend aus Keramik, Titan oder Cobalt Chrom gefertigt. Diese Materialen werden vom Körper gut vertragen und halten hohen Belastungen stand. Für die Bearbeitung dieser Materialien ist Diamant als härtestes, verschleißärmstes Schleifmittel unverzichtbar. Speziell für die Keramik- und Titanbearbeitung gewinnt das Schleifmittel immer mehr an Bedeutung. Auch CBN, Kubisches Bornitrid, das als zweithärtestes Schleifmittel gilt, wird in der Medizintechnik für die Bearbeitung von Cobalt Chrom häufig eingesetzt. Beide Schleifstoffe sind wegen ihres kristallographischen Aufbaus, ihrer entsprechend hohen Verschleißfestigkeit und Schneidkantenhaltigkeit für diese Anwendungen sehr gut geeignet. CBN besitzt unterschiedliche Eigenschaften und ist in verschiedensten Qualitäten erhältlich.
„Die Zähigkeit des Schleifkorns ist ein zentrales Kriterium für eine gute Bearbeitung von Keramik, Titan oder Cobalt Chrom. Um die Abtragsleistung und die Qualität der Werkstückoberfläche zu optimieren, stehen neben der Zähigkeit noch die Mikrohärteeigenschaften und vor allem bei Mikrokörnungen (kleiner 35 µm) die Korngrößenverteilungen im Fokus“, sagt Gunter Steckel, Manager Product Development Vitrified Super Abrasives bei Tyrolit.
Bei der Herstellung von Implantaten ist Präzision gefordert. Beste Oberflächengüten minimieren die Reibung im künstlichen Gelenk. Das hat einerseits den Vorteil, dass der Patient die Implantate nicht spürt und andererseits verringert sich dadurch der Verschleiß und erhöht die Lebensdauer. Hüftgelenke haben derzeit eine durchschnittliche Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren. Bei guter Verträglichkeit können Implantate jedoch bis zu 40 Jahre im Körper bleiben. Die Tyrolit Schleif- und Polierwerkzeuge zeichnen sich durch ihre Präzision und Wirtschaftlichkeit aus: Kunden berichten, dass sie beispielsweise durch die Verwendung von Tyrolit Honhülsen den Fertigungsprozess von vier auf drei Produktionsschritte reduzieren konnten.
Reduktion der Kosten bei sehr gutem Schleifergebnis
Eigens für die Medizintechnik bietet der Schleifscheibenhersteller Diamant- und CBN-Kornqualitäten mit sehr guten Leistungsmerkmalen an, die durch speziell entwickelte keramische Bindungssysteme optimal wirken sollen. Den Kunden stehen verschiedenste Bindungssysteme für Makrokörnungen (35 µm) und Mikrokörnungen (35 µm) zur Auswahl. Durch deren optimale Benetzung, und damit sehr gute Einbindung der Kornpartikel, verfügen sie über sehr gute Festigkeitseigenschaften bei hoher Porosität von über 40 Volumprozent. „Ein wesentlicher Vorteil des neuen Keramiksystems ist die Abrichtbarkeit, die für eine stabile Geometrie der medizintechnischen Produkte ausschlaggebend ist“, erläutert Steckel.
Auch die Anforderungen an die Korngeometrien nehmen stetig zu. Eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Oberflächentopografie keramischer Schleifwerkzeuge ist Grundvoraussetzung für eine hohe Lebensdauer der Schleifscheibe und sehr gute Schleifergebnisse. Das kann jedoch nur gewährleistet werden, wenn die Belagsspezifikation über ihr gesamtes Volumen hindurch homogen ist. „Die Nachfrage von CBN-Werkzeugen mit keramischer Bindung im medizintechnischen Markt steigt“, so Florian Dierigl, Marketing Manager Medical & Sports Industry, bei Tyrolit. „Die Produktionsvorteile liegen klar in der längeren Standzeit, der höheren Schleifleistung und der damit erzielten Reduktion der Kosten pro Bauteil. Diese Parameter sind für unsere Kunden messbar und sprechen für CBN-Werkzeuge mit keramischer Bindung.“
Für jede Anwendung den passenden Trägerkörper
Entscheidend für das Schleifergebnis ist vor allem die Kombination aus Schleifbelag und Trägerkörper. Derzeit werden Schleifwerkzeuge mit Trägerkörper aus Metall, Keramik, Kunststoff sowie Kohlefaser gefertigt, wobei jeder unterschiedliche Eigenschaften aufweist. Bei Trägerkörpern aus Stahl sprechen die Experten von einer hohen Festigkeit, die sich besonders gut für Schleifanwendungen mit hohen Geschwindigkeiten eignet und zu engen Form- und Maßtoleranzen führt. Keramik-Trägerkörper weisen eine vergleichsweise geringe Festigkeit auf. Auf Grund ihrer hohen Steifigkeit werden jedoch sehr gute Abtragsraten erzielt. Kunststoff-Trägerkörper sind generell bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten einsetzbar. Sie weisen eine hohe Dämpfungseigenschaft auf, die die Oberflächengüten deutlich verbessern. Der Vorteil eines Kohlefaser-Trägerkörpers liegt im geringen Gewicht und in der hohen Dämpfungseigenschaft.
Das weltweit agierende Team erfahrener Tyrolit Anwendungstechniker analysiert und optimiert die Schleifprozesse seiner Kunden vor Ort und bietet für jede Schleifanwendung individuelle Schleiflösungen an. Dafür stehen unterschiedliche Bindungssysteme und Trägerkörper zur Verfügung, die an die jeweiligen Parameter und Anforderungen angepasst werden. ■
Tyrolit – Schleifmittelwerke Swarovski K.G.www.tyrolit.com
Schleif- und Polierwerkzeuge für viele Anwendungen
Diamant Schleifwerkzeuge für keramische Gelenkskomponenten in den unterschiedlichsten Bindungen wie Keramik, Kunstharz und Metall .
CBN-Schleifwerkzeuge für Gelenksteile aus Stahl, Cobalt Chrom und Titan in zahlreichen Abmessungen und Korngrößen .
Konventionelle Keramikwerkzeuge für Vor- und Fertigschliff mit offenporigem Bindungssystem.
Polierwerkzeuge in Kunstharzbindungen.
Cool-Cut Schleifwerkzeuge für Skalpell- und Scherenbearbeitung.
Schleif- und Trennwerkzeuge für die Injektionsnadelbearbeitung.
Elastic Feinschleifwerkzeuge für die Implantat Bearbeitung.
CBN-Schleifwerkzeuge für Knochenbohrer und Gewindebolzen in unterschiedlichen Abmessungen und Ausführungen.
Diamant Schleifwerkzeuge für Zahnwurzelbohrer.
Hon- und Schleifhülsen zur Bearbeitung von Hüftgelenkssystemen.
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