Technische Keramik in der Medizintechnik

Technische Keramik hat Eigenschaften, die für die Medizintechnik interessant sind: Dazu zählen geringer Verschleiß, gute elektrische Isolierfähigkeit und Formstabilität. Darüber hinaus ist das Material biokompatibel und gut verträglich. Doch im Vergleich zu Metall oder Kunststoff berücksichtigen es Entwickler bisher eher selten.

Eine Eigenschaft Technischer Keramik ist ihre enorme Härte und Festigkeit. Am Beispiel der Biegefestigkeit ist ein Vergleich mit Kunststoff interessant. Wirken Kräfte auf einen Werkstoff ein, die über seinen spezifischen Wert hinausgehen, bricht dieser. Beim Hochleistungskunststoff Polyetheretherketon (PEEK) beträgt die Biegefestigkeit bis zu 170 MPa. Die Biegefestigkeit von Aluminiumoxid liegt bei bis zu 580 MPa bei einer Temperatur von 25 °C, die von Zirkoniumoxid sogar bei über 1000 MPa. Da die Druckfestigkeit von Keramik das Fünf- bis Zehnfache der Biegefestigkeit erreicht, ist der Werkstoff besonders interessant für Anwendungen, bei denen er auf Druck belastet wird.

Einsatzbeispiel für technische Keramik: Endoskopspitzen

Ein Einsatzfeld für Technische Keramik sind Endoskopspitzen für minimal-invasive Eingriffe. Der Werkstoff muss dort biokompatibel und in besonderem Maße elektrisch isolierend sein. Zusätzlich werden Endoskopspitzen mit Metall beschichtet, um mit Strom belastet zu werden und so Gewebe im Körper veröden zu können. Kunststoff, der ebenfalls elektrisch isolierend wäre, ist hierfür nicht ausreichend wärmebeständig. Keramische Werkstoffe wie Aluminiumoxid hingegen halten Temperaturen zwischen 1400 und 1700 °C stand.

Keramik ist so hart und verschleißfest, dass sie im Körper keine Bestandteile an das Gewebe abgibt. Als biokeramische Grundwerkstoffe werden hochreines Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid sowie Mischungen aus beiden verwendet. Mit dem Mischungsverhältnis lässt sich die Balance zwischen Härte und Zähigkeit finden. Unter den Nicht-Oxid-Keramiken ist Siliziumnitrid ein sehr leistungsfähiger Werkstoff. Er ist fest, so dass sich das Material – wie auch Zirkoniumoxid – sehr gut für das Schleifen scharfer Strukturen wie bei chirurgischen Messern eignet.

Heute lassen sich aus Technischer Keramik auch komplexe Geometrien, winzige Teile und enge Toleranzen mit dem Mikrospritzgussverfahren realisieren, das die Sembach GmbH & Co. KG, Lauf an der Pegnitz, anbietet.

sembach.de

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