Eine Linse im Endoskop muss nicht aus Glas oder Kunststoff sein: Neuerdings kommt auch eine transparente Keramik für diese Anwendung in Frage. Der Werkstoff ist gegen alle äußeren Einflüsse sehr stabil.
Hohe chemische Beständigkeit, thermische Belastbarkeit, hoher Reinheitsgrad, enorme Härte und Festigkeit – das sind die Eigenschaften, die den neuen keramischen Werkstoff Perlucor für unterschiedliche Anwendungen in der Medizintechnik interessant machen.
„Mit der Entwicklung von Perlucor stößt Ceramtec in neue Dimensionen für transparente Lösungen vor“, erklärt Dr. Lars Schnetter. Er ist Produktmanager für Perlucor und leitet den Bereich Forschung und Entwicklung bei Ceramtec-Etec, einem Tochterunternehmen der Plochinger Ceramtec GmbH. Die Anforderungen an das Projekt waren gleich zu Beginn hoch: Entstehen sollte ein transparenter Werkstoff, der hohen Belastungen jeglicher Art standhält, gleichzeitig aber kostengünstiger als vergleichbare Materialien ist.
Eine hohe chemische Beständigkeit weist die nun als Produkt vorliegende transparente Keramik auf Grund ihrer Reinheit und Bindungsstärke auf. Auslagerungsversuche mit einer Vielzahl unterschiedlicher chemischer Substanzen wie Natronlauge, Kalilauge, Schwefelsäure, Salzsäure, Zitronen- oder Milchsäure haben das bewiesen: Im Zuge dieser Versuche legte Dr. Schnetter Rundteile mit einem Durchmesser von 27 mm für sieben Tagen bei Raumtemperatur in Behälter, die hochkonzentrierte Säuren und Laugen enthielten.
Das Ergebnis war beeindruckend: Auch nach einer Woche konnte keine der chemischen Substanzen der transparenten Keramik Schaden zufügen. Daher eignet sie sich unter anderem für den Einsatz mit aggressiven Medien in medizinischen oder pharmazeutischen Laboren. Denkbar ist auch die Verwendung als Linse für optische Geräte wie beispielsweise Endoskope.
Verglichen mit Glas hat die transparente Keramik eine bis zu dreimal höhere Erweichungstemperatur. Das zeigten Versuche bei verschiedenen Temperaturen und Haltezeiten. Dabei wurden Rundproben in einem Laborofen für jeweils 2 oder sogar 12 h zwischen 900 und 1300 °C gehalten. Wo konventionelles Glas schon lange geschmolzen wäre, blieb die Keramik gänzlich unbeschadet, was auch Transparenzmessungen belegten. Bis über 2000 °C verträgt der Werkstoff den Versuchsergebnissen zu Folge und ist daher als Sichtfenster in Hochtemperaturöfen bei bis zu 1600 °C geeignet. In Dentalöfen hat er sich bereits bewährt.
Der Transparenzgrad von Perlucor liegt bei mehr als 80 % und entspricht einer relativen Transparenz von über 90 %. Bei der Festigkeit und Härte werden die Vergleichswerte von Glas um das Drei- bis Vierfache überschritten. Auf Grund des hohen Brechungsindex eignet sich die transparente Keramik generell besonders gut für Linsen in Mikroskopen oder auch als durchleuchtete Ablage, die nicht mehr zerkratzt. Ein Einsatz als Lichtleiter ist ebenfalls denkbar.
Die Standardgröße von Perlucor beträgt 90 mm x 90 mm. Aus diesem Format können Sonderkonturen gefertigt werden. Je nach Anforderung und Einsatzgebiet kann die Plattenstärke individuell auf einen Zehntelmillimeter genau hergestellt werden. Um große Flächen zu erzeugen, lassen sich die Formen zu Multi-Tile-Verbünden kombinieren. Die Fügekanten werden hier mit Hilfe eines speziellen Klebeverfahrens so gefügt, dass die Fugen aufgrund des gleichen Brechungsindex von Keramik und Kleber nur noch zu erahnen sind. So entsteht eine durchgängig transparente Fläche.
Jörg Kochendörfer Ceramtec, Plochingen
Weitere Informationen Über Ceramtec: www.ceramtec.de
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Mit einer großen Vielfalt an keramischen Hochleistungswerkstoffen bietet die Ceramtec GmbH passende Lösungen für verschiedene Anwendungsgebiete in der Medizintechnik. Das Spektrum reicht von Komponenten für Hüftgelenkprothesen über Teile für Nierensteinzertrümmerer bis hin zu solchen für Narkosegeräte. Die Hochleistungskeramik des Unternehmens weist besondere mechanische, elektrische, thermische und biologisch-chemische Eigenschaften auf. Auf der diesjährigen Compamed stehen die Keramikexperten für sämtliche Fragen um das Thema Hochleistungskeramik zur Verfügung.
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