Nicht nur Aluminiumoxid erfüllt die Anforderungen

Vom Nierensteinzertrümmerer über Hüftgelenksprothesen bis hin zum Narkosegerät – Hochleistungskeramik kommt in den verschiedensten medizinischen Geräten, aber auch im menschlichen Körper zum Einsatz. Dabei gilt es, die spezifischen Eigenschaften der Keramik gezielt zu nutzen.

Aluminiumoxid in seinen verschiedenen Reinheitsgraden ist der wichtigste oxidkeramische Werkstoff. Eine sehr gute elektrische Isolation, hohe mechanische Festigkeit sowie Korrosions- und Verschleißfestigkeit gepaart mit guten Gleiteigenschaften machen Aluminiumoxid überall dort zur ersten Wahl, wo Flüssigkeiten und andere Medien gefördert und dosiert werden. Als gasdichte Dicht-und Regelscheiben in Narkosegeräten und Titriergeräten, Membrane in Beatmungsgeräten oder als Sensorikmembrane leisten die Komponenten zuverlässig ihren Dienst. In einer großen Vielfalt an medizintechnischen Geräten befinden sich keramische Substrate als Schaltungsträger.

Neben ihren hervorragenden tribologischen Eigenschaften zeichnen sich Zirkonoxide zusätzlich durch außergewöhnliche Bruchzähigkeit, hohe Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, niedrige Wärmeleitfähigkeit und einen Ausdehnungskoeffizienten aus, der dem von Stahl ähnelt. Dadurch haben Zirkonoxide die Bedeutung als Konstruktionswerkstoffe für stark beanspruchte Bauteile erlangt, die im Maschinen- und Gerätebau neue Einsatzgebiete erschließen und Stahlbauteile ersetzen können. Als Bauteile in Mühlen, Pumpen oder Rührwerken beispielsweise spielen keramische Elemente eine Rolle, da sie bei der Produktion von Pulvern und Salben beim Mahlen, Mischen und Dispergieren den Abrieb deutlich reduzieren, der entstehende Abrieb bioinert ist und keine metallallergischen Reaktionen auslöst.

Dank eines sehr feinen Gefüges und einer hohen Festigkeit ist yttriumstabilisiertes Zirkonoxid für die Dentaltechnik prädestiniert. Der biokompatible Werkstoff wird in der Fertigung von Blanks als Grundprodukt für Zahnlabore zur Herstellung von keramischen Kronen und Brücken eingesetzt. In Form von Abutments und Implantaten ist er eine Alternative zum konventionellen Werkstoff Titan.

Kommt es auf Bruchzähigkeit, eine hohe Härte und Festigkeit an, überzeugt Biolox. Der Werkstoff findet Einsatz bei Hüftgelenks- und Knieprothesen.

Piezokeramik hat durch ihre besonderen und aktiven Eigenschaften bereits viele Anwendungsgebiete erschlossen. Während des Herstellungsprozesses erhält sie gezielt spezielle und in ihrer Kombination ungewöhnliche Eigenschaften. Diese versetzen piezokeramische Bauteile in die Lage, mechanische Energie wie Druck, Dehnung oder Beschleunigung in elektrische Energie oder elektrische Spannung in mechanische Bewegung oder Schwingung umzuwandeln. Der Mensch kann Schall nur bis 20 kHz hören, während Fledermäuse höherfrequenten Ultraschall nutzen. Moderne Piezokeramiken erschließen den Ultraschall auch dem Menschen: Durch entsprechende Wechselspannungen in Schwingung versetzt, erzeugen sie hochfrequente Schallsignale.

Dr. Ilka Lenke Ceramtec, Plochingen