Startseite » Allgemein »

Nicht kreuz und quer, sondern querbeet

Peek-Matrix: Verbundwerkstoff Europ-Ray für Bauteile mit guter Haptik
Nicht kreuz und quer, sondern querbeet

Anzeige
Querbeet statt ordentlich gewoben sind die Carbonfasern im Verbundwerkstoff Europ-Ray, der als Matrix Peek nutzt. So lässt sich das biokompatible und röntgentransparente Material spanend bearbeiten. Das Resultat: Bauteile mit guter Haptik.

Biokompatibel, leicht und sehr fest sollte er sein und die guten Eigenschaften von Carbonfasern endlich auch für Medizinprodukte zugänglich machen: Mit dem Verbundwerkstoff Europ-Ray auf Peek-Basis haben die Entwickler der Europtec Polymer AG aus dem schweizerischen Oftringen diese Ziele erreicht. Besonders stolz sind sie auf dessen gute Zerspanbarkeit, welche auch komplexere Geometrien der Bauteile erlaube. Denn anders als bei dem seit einigen Jahren in der Medizintechnik eingesetzten gewebeverstärkten Peek, „setzen wir auf Carbonfaser-Schnipsel, die sozusagen querbeet eingebettet werden“, erklärt André Becsey, Vertriebsleiter der Europtec Polymer. Diese Faserverteilung in alle Richtungen bringe gegenüber gewebeverstärkten Composites den Vorteil, dass die Eigenschaften daraus gefertigter Produkte von Bauteil zu Bauteil gleich seien.

Verwendet werden 50 mm lange Carbonfasern, die zu einer höheren Festigkeit und Steifigkeit führen, sich jedoch nicht mehr im Spritzguss oder der Extrusion verarbeiten lassen. Zudem liege der Faserfüllgehalt bei Europ-Ray etwa doppelt so hoch als dies bei gespritzten oder extrudierten Bauteilen üblich sei. Zu 55 Volumenprozent (62 Gewichtsprozent) besteht der Verbundwerkstoff aus Carbonfasern, die restlichen 45 Volumenprozent (38 Gewichtsprozent) sind Peek.
Becsey nennt noch ein weiteres Plus der Schnipselstruktur: „Bei der Bearbeitung eingefrorene Spannungen, die beim Verpressen des Rohmaterials zu Platten entstehen, wirken sich weniger stark aus. Die hergestellten Teile sind daher präziser.“ Daneben führt auch die nachfolgende Bearbeitung zu Teilen mit niedrigeren Spannungen und geringerem Verzug. Vorteile, die sich erst in der Langlebigkeit bemerkbar machen – etwa nach vielen Dampfsterilisationszyklen.
Generell sähen aus Europ-Ray gefertigte Bauteile fertig aus, denn das Erscheinungsbild sei gleichmäßiger. Das beruhe vor allem darauf, dass es bei diesem Verbundwerkstoff keine Faserkreuzpunkte gebe, an denen sich Matrixansammlungen bilden könnten. Wenn sich beim Fräsen Teile der Fasern respektive der Matrix ablösen, verhindere dies das sonst auftretende Problem von Materialausbrüchen. Damit geht ein weiterer, entscheidender Vorteil des Werkstoffs einher: Er lässt sich problemlos zerspanen, weshalb auch komplexere Geometrien möglich werden.
Als Matrix des neuen Werkstoffes wählten die Oftringer den gut an den Carbonfasern haftenden Thermoplasten Peek. „Das Resultat ist eine hohe interlaminare Scherfestigkeit“, erklärt Vertriebsleiter Becsey. Der wichtigste Pluspunkt für den vergleichsweise teureren Peek sei jedoch seine Biokompatibilität gewesen, denn die in den meisten Faserverbundwerkstoffen eingesetzten Duroplaste wie Epoxy sollten in direktem Kontakt mit Patienten vermieden werden. Zudem sei ihre Feuchtigkeitsaufnahme höher, was bei mehrmaligem Dampfsterilisieren bei dimensionsrelevanten Bauteilen zu unerlaubtem Verzug führen könne. Becsey betont: „Die Akzeptanz von Peek ist in der Medizintechnik so hoch, dass Kostenvorteile anderer Thermoplaste wie etwa PPSU die technischen Nachteile nicht kompensieren können.“
Im Interesse der Biokompatibilität gibt es noch einen weiteren Pluspunkt des neuen Verbundmaterials: Die Fasern selbst bestehen, ohne Sizing, aus inertem Kohlenstoff. Um diesen Vorteil nicht zu verlieren, verzichteten die Entwickler bei der Herstellung komplett auf Schutz- und Gleitmittel. Die Carbonfasern kommen also nie mit einem Sizing in Berührung, das üblicherweise insbesondere beim Weben das Brechen der Fasern verhindern soll. „Europ-Ray basiert damit auf derselben Materialkombination, welche für Dauerimplantate verwendet wird“, betont der Vertriebsleiter, „und hat bereits die Prüfung auf Biokompatibilität nach ISO 10993-1 für Instrumente in der Medizintechnik bestanden“.
Des weiteren habe vor allem die Röntgentransparenz von Matrixmaterial und Fasern für deren Einsatz im neuen Verbundwerkstoff gesprochen, so Becsey. Peek eigne sich für die MRI-, CT- und Röntgentechnik und kann nach Wunsch mit Markern oder Kontrastmitteln ausgestattet werden, damit der Chirurg die für ihn relevanten Bereiche sieht und nicht durch unerwünschte Artefakte wie Schatten in seiner Beurteilung eingeschränkt ist. Wichtig für den wiederholten Einsatz medizintechnischer Produkte war schließlich noch, dass Produkte aus Europ-Ray quasi uneingeschränkt wasch- und sterilisierbar seien.
Als heutige Hauptanwendung nennt das Oftringer Unternehmen Zielbügel. Dabei handelt es sich um Zielgeräte für Chirurgen, die beim Richten von Knochenbrüchen das präzise Platzieren der Bohrung für Schrauben oder Nägel im Knochen erleichtern. Da diese Operation unter dem Röntgengerät erfolgt, liegt der größte Vorteil von Zielbügeln aus Europ-Ray darin, dass sie in keiner Lage Knochen oder Bohrer verdecken.
Monika Corban Fachjournalistin in Liestal/Schweiz

Ihr Stichwort
• Verbundwerkstoff
• Carbonfaser
• Dampfsterilisation • Biokompatibilität • Röntgentransparenz
Anzeige
Aktuelle Ausgabe
Titelbild medizin technik 2
Ausgabe
2.2021
LESEN
ABO
Titelthema: 5G in der Klinik

Digitalisierung im Gesundheitswesen: Was 5G in der Klinik leisten kann

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Alle Webinare & Webcasts

Webinare aller unserer Industrieseiten

Aktuelles Webinar

Multiphysik-Simulation

Medizintechnik: Multiphysik-Simulation

Whitepaper

Whitepaper aller unserer Industrieseiten

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de