OrthopĂ€dische Implantate Teil 6 â Strahltechnik verbessert die Langlebigkeit und erzeugt hochwertige OberflĂ€chen
, A.Altmann - ZurĂŒck zur Ăbersicht
Die Strahltechnik ist - genau wie das Gleitschleifen - eine auĂerordentlich vielseitige Technologie fĂŒr die Bearbeitung unterschiedlichster OberflĂ€chen. Das Anwendungsgebiet reicht von der allgemeinen Reinigung nach dem GieĂen und Schmieden ĂŒber das Shot Peening (Verdichtungsstrahlen) bis hin zum kosmetischen Strahlen, um den WerkstĂŒcken eine feine, matte OberflĂ€che zu verleihen.
Beim Turbinenstrahlen werden kleine Metall- oder Mineralkugeln mit Geschwindigkeiten von bis zu 140 m/s auf die OberflĂ€che eines WerkstĂŒcks geschleudert. Diese Behandlung wĂ€re fĂŒr die Bearbeitung empfindlicher Teile aus der Medizintechnik viel zu grob. FĂŒr diese Anwendungen werden hauptsĂ€chlich Druckluftstrahlanlagen eingesetzt, welche sowohl als Trockenstrahlvariante als auch Nassstrahlvariante gebrĂ€uchlich sind. Die glattesten OberflĂ€chen, die mit Kugelstrahlen erreicht werden, liegen bei Ra = 16-32 Mikrozoll (= 0,4 bis 0,8 ÎŒm), mit Nassstrahlen können wir OberflĂ€chen unter Ra 0,2 ”m erreichen.
Das Endresultat hÀngt stark von der Vorbereitung der OberflÀche vor dem Strahlen ab.
Zu den gebrÀuchlichsten Anwendungen
im Bereich Strahltechnik gehören:
- Entzundern von WerkstĂŒcken nach dem Schmieden, GieĂen oder der WĂ€rmebehandlung. Dieses Verfahren erzeugt in der Regel eine raue OberflĂ€che.
- Aufrauen als Vorbereitung fĂŒr die Beschichtung, um eine bessere Haftung des Beschichtungsmaterials zu ermöglichen.
- Kosmetisches Strahlen und Texturieren, um die WerkstĂŒcke mit einer sehr feinen, matten, blendfreien OberflĂ€che zu versehen.
- GlĂ€tten von additiv gefertigten (3D-gedruckten) Implantaten. WĂ€hrend das Strahlen normalerweise eine OberflĂ€che rauer macht, haben 3D-gedruckte Teile produktionsbedingt bereits eine sehr raue AusgangsoberflĂ€che. Das Strahlen sorgt fĂŒr eine GlĂ€ttung dieser WerkstĂŒcke und wird hĂ€ufig zur Vorbereitung der Serienfertigung eingesetzt.
- Shot Peening, um Zugspannungen in der OberflĂ€che eines WerkstĂŒcks in Druckspannungen umzuwandeln, die es widerstandsfĂ€higer gegen allgemeinen VerschleiĂ machen und die ErmĂŒdungseigenschaften, besonders bei Wechselbelastung, verbessert.
Trockenstrahlen:
Beim Trockenstrahlen wird das Strahlmittel beschleunigt und durch eine StrahldĂŒse auf die WerkstĂŒcke aufgebracht. Durch diese entsteht im Vergleich zum Turbinenstrahlen ein Ă€uĂerst prĂ€zises Strahlbild. Im Gegensatz zum Turbinenstrahlen kann das Druckluftstrahlen sowohl mit metallischen, mineralischen als auch organischen Strahlmitteln durchgefĂŒhrt werden.
Im medizinischen Bereich wird das Verfahren zum Beispiel zur Bearbeitung der RĂŒckseite von Knieimplantaten oder zum kosmetischen Strahlen von medizinischen Instrumenten und Werkzeugen eingesetzt.
Nassstrahlen:
Typischerweise können fĂŒr die Bearbeitung orthopĂ€discher Implantate auch Nassstrahlanlagen eingesetzt werden. Diese kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn eine besonders schonende Teilebearbeitung erforderlich ist, da das Nassstrahlen starke Bearbeitungsanforderungen mit einer schonenden OberflĂ€chenbearbeitung verbindet.
So werden beispielsweise Tibia Implantate, die in Teilbereichen eine homogene und seidenmatte OberflÀche erhalten sollen, in Nassstrahlanlagen bearbeitet.
Die erzielten OberflÀchenrauheiten liegen zwischen Ra 0,15 -0,2 ”m.
Shot Peening:
Auch im Bereich der orthopĂ€dischen Implantate spielt das Shot Peening eine wichtige Rolle, um die Lebensdauer der Bauteile zu erhöhen. Funktionskritische WerkstĂŒcke können durch OberflĂ€chenverfestigung mittels Kugelstrahlen/Shot Peening haltbarer gemacht werden, was eine erhöhte Resistenz fĂŒr Wechselbelastungen und eine erhöhte Maximalbelastung zur Folge hat. Auch die Möglichkeit, bei weniger Materialeinsatz die gleiche StabilitĂ€t zu erreichen, wird gerne genutzt.
Satelliten-Taktstrahlanlagen (RSA)
- Verwendet fĂŒr: OberflĂ€chenfinish von HĂŒftschĂ€ften, Tibiaplatten und anderen orthopĂ€dischen Implantaten
- Hauptvorteile: Vermeidung von Kontakt zwischen WerkstĂŒcken
- So funktioniert es: Diese Strahlanlagen sind mit einem Drehtisch ausgestattet, der je nach AusfĂŒhrung 4 bis 10 rotierende Satelliten enthĂ€lt. Die WerkstĂŒcke werden mittels individueller WerkstĂŒckaufnahme auf den Satelliten befestigt und durchlaufen dann die Strahlkammer, die mit mehreren StrahldĂŒsen ausgestattet ist.
Wendetisch-Strahlanlage (RWT, fĂŒr Shot Peening)
- Verwendet fĂŒr: Endbearbeitung und Kugelstrahlen von orthopĂ€dischen Implantaten
- Hauptvorteile: Effizienz, Vermeidung von Kontakt zwischen den WerkstĂŒcken
- So funktioniert es: Die Strahlanlagen sind mit einem Drehtisch und je nach AusfĂŒhrung z. B. mit einem oder zwei rotierenden Satelliten je Seite ausgestattet â ein bzw. zwei in der Strahlzone und ein bzw. zwei in der auĂen liegenden Be-/Entladezone. Dies ermöglicht das Be- und Entladen von WerkstĂŒcken, wĂ€hrend die anderen WerkstĂŒcke zeitgleich gestrahlt werden.
RobotergefĂŒhrte Strahlanlage (z. B. AST 800 R P)
- Verwendet fĂŒr: Komplexe Teilegeometrien und groĂe Teilevielfalt
- Hauptvorteile: Reproduzierbarer, prÀziser Prozess
- Kann fĂŒr das Injektor-, Direktdruck- oder Nassstrahlen verwendet werden
- So funktioniert es: Der Roboter hĂ€lt die StrahldĂŒsen und folgt dem vorprogrammierten Strahlweg, um das Teil spezifikationsgemÀà zu bearbeiten.
