Neuer Werkstoff Amloy

Im Spritzguss entstehen Chirurgieinstrumente aus amorphen Metalllegierungen

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Die Metallkomponenten einer Zange für die Medizin werden in der Spritzgießmaschine hergestellt (Bild: Engel)
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Unter dem Namen Amloy hat Heraeus eine Reihe neuer amorpher Metalllegierungen entwickelt, deren Eigenschaften sich auch für die Medizintechnik eignen. Verarbeitet wird der neue Werkstoff mit einer Spritzgießmaschine von Engel Austria mit bis zu 70 % reduzierten Zykluszeiten.

Die Materialien der neuen Produktreihe Amloy des Hanauer Technologiekonzerns Heraeus Holding GmbH zählen zu den amorphen Metallen. Es handelt sich dabei um Zirkonium-basierte Legierungen und Materialien auf der Basis von Kupfer, die bereits für die Großserienproduktion verfügbar sind und sich auch für den Einsatz in der Medizintechnik eignen. Legierungen auf Basis von Titan, Eisen und Platin sind in Vorbereitung

Im OP, vor allem bei minimal-invasiven Behandlungsmethoden, werden langlebige Chirurgieinstrumente benötigt, die strapazierfähig sind und sich dennoch flexibel an die Anatomie anpassen. Der neue Werkstoff erfüllt diese Anforderungen und ist korrosionsbeständig und biokompatibel gemäß ISO 10993-5. Mit diesen Eigenschaften sind amorphe Metalle sowohl Stahl als auch Titan und weiteren Werkstoffen überlegen.

Die Amloy-Legierungen sind für den Spritzguss optimiert. Gezielt für die Verarbeitung hat die Engel Austria GmbH, Schwertberg, eine neue hydraulische Spritzgießmaschine entwickelt: Die holmlose Engel Victory unterscheidet sich vor allem auf der Einspritzseite von einer herkömmlichen Spritzgießmaschine für die Kunststoffverarbeitung. Hohe Einspritzgeschwindigkeiten von 1000 mm/s machen es beispielsweise möglich, sehr geringe Wanddicken zu realisieren und damit die höheren Materialfestigkeiten von Amloy optimal auszunutzen.

Werkstoff Amloy reduziert Zykluszeiten und Energiebedarf

Besonderes Augenmerk legte Engel auf das gleichmäßige Aufheizen der Amloy-Rohlinge. In nur einem Arbeitsschritt entstehen in um bis zu 70 % reduzierter Zykluszeit je nach Größe und Geometrie einsatzfertige Bauteile mit hoher Oberflächenqualität, deren manuelle Nachbearbeitung entfällt. Die Heizleistung reduziert sich ebenfalls um 40 bis 60 %, was die Kosteneffizienz beim Spritzgießen von amorphen Metallen steigert.

Auch für medizinische Implantate könnten sich künftig die amorphen Metalle anbieten: Die bislang am besten geeigneten reinen Metalle wie Titan, Platin oder Niob haben den Nachteil einer niedrigen Härte, die häufig nicht für medizinische Anwendungen ausreicht und durch Legieren erhöht werden muss. Durch die Abwesenheit von Gitterstrukturen vereinen amorphe Metalle eine hohe Härte ( 2000 MPa) mit sehr guter Biegbarkeit. Deren Elastizitätsmodul entspricht beispielsweise mit etwa 80 GPa den mechanischen Eigenschaften von Knochen. (su)


Weitere Informationen

Über den Werkstoffhersteller:

www.heraeus.com

Zum Spritzmaschinen-Experten: www.engel.at

Auf der K: Halle 15, Stand C58


Was ist amorphes Metall?

Beim Gießen von Metallen und Metalllegierungen werden Kristallisationskeime gebildet, die sich während der Erstarrung vermehren. Korngröße, -form, -orientierung sowie Verteilung hängen stark von den Kühlbedingungen ab. Die Fehlstellen in der Gitterstruktur beeinflussen die mechanischen und elektromagnetischen Eigenschaften in die eine oder andere Richtung. Unreinheiten entlang der Korngrenzen erhöhen die Neigung zu Korrosion, Sprödigkeit beziehungsweise niedriger Risszähigkeit. Die Abwesenheit von Gitterstrukturen sowie fehlende Korn- und Phasengrenzen führten zur Bezeichnung der amorphen Metalle als metallische Gläser.



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