DER KONSTRUKTEUR 11-12/2023

WERKSTOFF- UND

WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK Diese Keramikspindel- baugruppe kommt in der Orthopädietechnik zum Einsatz TECHNISCHE KERAMIK – EIN AUSSERGEWÖHNLICHER WERKSTOFF PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Fällt in der Medizin der Begriff Keramik, denken die meisten spontan an Zahnersatz, künstlichen Gelenkersatz oder Schrauben. Doch das ist nur ein kleiner Teil der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieses einerseits so alten, andererseits hochmodernen Werkstoffs in der Medizin. Aus Keramik sind Tassen und Teller gemacht und wenn sie herunterfallen, zerspringen sie in 1000 Teile. Das stimmt – und stimmt auch wieder nicht. Denn technische Keramik ist völlig anders. Zwar teilt sie sich mit der Gebrauchskeramik so positive Eigenschaften wie hohe Härte, Langlebigkeit oder leichte Formbarkeit, vermeidet aber praktisch alle negativen Eigenschaften. Stefan Zilm kennt sich aus mit technischer Keramik. Er leitet das Business Development für den Bereich CIM/MIM (Ceramic und Metal Injection Molding) bei Maxon: „Technische Keramik Michael Pyper, freier Redakteur, Wehrheim findet gerade in der Medizintechnik vielfältige Anwendungen – dank ihrer Härte, Festigkeit und biologischen Verträglichkeit.“ Nun ist das Schweizer Unternehmen Maxon eigentlich mehr für seine Antriebstechnik, die es mittlerweile in vielen Rovern der Nasa bis auf den Mars gebracht hat, bekannt. Aber in der Sexauer Niederlassung, idyllisch zwischen Kaiserstuhl und Schwarzwald gelegen, hat sich in den vergangenen Jahren ein außergewöhnliches Know-how für keramischen und metallischen Pulverspritzguss entwickelt. Entstanden ist dieser Unternehmenszweig vor über 25 Jahren aus der Suche nach besseren und langlebigeren Materialien für die Antriebstechnik. So hat sich auch die Antriebstechnik für chirurgische Geräte und medizinische Dosiergeräte, Exoskelette und biomechanische Hände zu einem Schwerpunkt entwickelt. Keramik lässt sich aber noch weit vielfältiger einsetzen. 84 DER KONSTRUKTEUR 2023/11-12 www.derkonstrukteur.de

WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK IDEAL FÜR DEN LANGFRISTIGEN GEBRAUCH Entwicklern und Konstrukteuren kann technische Keramik Vorteile in einer Vielzahl von medizintechnischen Produkten und Anwendungsbereichen bieten. Das wohl bedeutendste Einsatzgebiet ist die Herstellung biokompatibler Implantate, die direkt mit dem menschlichen Körper verbunden sind. Typisches Beispiel: die Herstellung von Zahnimplantaten und künstlichen Zähnen. Aber auch künstliche Hüftgelenkeinsätze bestehen aus verschiedenen technischen Keramiken mit Anteilen von Zirkon- und Aluminiumoxid. Sie sind in der Lage, hohe Belastungen zu tragen, gleichzeitig vertragen sie sich gut mit dem Körper und sind sehr lang haltbar. Keramische Komponenten werden ebenfalls in Antrieben der Implantattechnik eingesetzt, beispielsweise für Herzunterstützungssysteme. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Endoskopie-Technik. Dank ihrer isolierenden, hitzebeständigen und sterilen Eigenschaften eignet sich die technische Keramik gut für minimalinvasive Eingriffe. MEDIZINTECHNISCHE GERÄTE AUS KERAMIK Technische Keramik ist resistent gegen Korrosion und Abnutzung, was sie ideal für den langfristigen Gebrauch macht. Zudem hat sie eine hohe Festigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität, sodass sie sich an verschiedene anatomische Strukturen anpassen kann. STEFAN ZILM, Leiter Business Development CIM/MIM bei Maxon, Sexau Keramische Komponenten werden auch in Antrieben der Implantattechnik eingesetzt, beispielsweise für Herzunterstützungssysteme Auch außerhalb des menschlichen Körpers bietet technische Keramik viele Vorteile. „Ein wichtiger Bereich sind Geräte für die Diagnostik, beispielsweise in Computer- oder Magnetresonanz- Tomographen, für Schutzschichten oder in der Sensorik“, weiß Zilm. Antriebe von Medikamenten- und Insulinpumpen nutzen ebenfalls Keramik. Dort sichern sie eine gleichmäßige und präzise Dosierung. Als Membranen und Filter erfüllt Keramik in Dialysemaschinen und in der Biotechnologie höchste Anforderungen. Darüber hinaus setzen Mediziner keramische Materialien in der Medizinund Hygienetechnik ein, da diese aufgrund ihrer Oberflächenbeschaffenheit Bakterien, Viren oder Pilzen kaum Nährboden bieten und leicht zu sterilisieren sind. Ein weiteres Gebiet ist die Labortechnik. So lassen sich Probenhalter und Pipettenspitzen daraus herstellen, die sehr beständig gegenüber hohen Temperaturen und aggressiven Chemikalien sind. Für diesen Bereich liefert Maxon Kolben und Düsen aus Keramik als Dosiereinheiten. KLEINE KERAMIKBAUTEILE MIT GROSSEM NUTZEN Die Produktpalette unterstützt in der Medizintechnik Ingenieure, Entwickler und Konstrukteure darin, innovative Lösungen zu finden. In Prothesen, aber auch in medizintechnischen Geräten finden sich bürstenlose und bürstenbehaftete Gleichstrommotoren, bürstenlose Flachmotoren sowie Planeten-, Stirnrad- und Spezialgetriebe von Maxon. Weitere Einsatzbereiche sind die Sensorik, Servoverstärker und Positioniersteuerungen. Die CIM- und MIM-Spezialisten aus Sexau stellen unter anderem Produkte für Planetengetriebe und Motoren her. Von hochgenauen Achsen, über Motorwellen bis zu präzisen Verzahnungskomponenten. Ein großer Bereich, in dem Maxon sehr stark in den letzten Jahren gewachsen ist, sind Sonderantriebe. Hier werden verschiedene Komponenten im keramischen und metallischen Spritzgussverfahren hergestellt. Viele kundenspezifische Projekte haben sich auch außerhalb der Maxon Gruppe entwickelt. So stellt der CIM-MIM-Bereich auch Achsen für Positioniertische her, hier ist der Vorteil von Keramik, dass dieses Material nicht magnetisch ist. Außerdem macht man sich für chirurgische Instrumente die hervorragenden Isolationseigenschaften von Keramik zunutze. Bei Hörgeräten bieten Keramikteile nicht nur hohe Biokompatibilität, sondern auch Verschleißfestigkeit. Auch metallische MIM-Bauteile sind für die Medizin interessant. Ein typisches Beispiel sind chirurgische Instrumente, wo biokompatible Bauteile aus Edelstahl eingesetzt werden. Bilder: Aufmacher WR.LILI - stock.adobe.com, sonstige Maxon www.maxongroup.de www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2023/11-12 85