Laserpolieren von Herzunterstützungssystemen aus Titan

Änderungen bei Spezifikationen und anderen technischen Angaben bleiben vorbehalten. 02/2014.
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Laserpolieren von
Herzunterstützungssystemen aus Titan
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Die laserpolierten Oberflächen werden mittels Weißlichtinterferometrie, Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie charakterisiert. Zusätzlich erfolgen biomedizinische
Untersuchungen zur Hämokompatibilität der Komponenten
durch Projektpartner.
Ergebnis
Titanwerkstoffe, wie sie häufig in der Medizintechnik verwendet werden, lassen sich mit konventionellen, spanenden
Durch die Lasermikropolitur mit Pulsdauern im Bereich
Verfahren nur mit großem zeitlichen und personellen
von ca. 150 ns wird die Rauheit der VAD-Komponenten von
Aufwand polieren. Aus diesem Grund wird das Polieren von
Ra = 0,3 µm auf Ra = 0,08 µm reduziert. Dabei wird vor allem
Titanwerkstoffen mit gepulster Laserstrahlung untersucht.
die Mikrorauheit stark geglättet. Die Streuung der Rauheit
Vorteile des Laserpolierens im Vergleich zu konventionellen
auf dem Bauteil ist sehr gering, d.h. auf der gesamten Kom-
Verfahren sind:
ponente wird nahezu die gleiche Oberflächenqualität erreicht.
• Keine Verwendung von Schleif- und Poliermitteln,
Die Bearbeitungszeit für das dargestellte Bauteil (Bild 2)
daher hohe chemische Sauberkeit der Oberflächen
beträgt ca. 2 min (konventionelle Politur: ca. 3 h). Biomedizi-
• Keine feinen Kratzer und Riefen, da beim Laserpolieren nische Untersuchungen zeigen, dass die laserpolierten Kompo-
kein Abtrag stattfindet, sondern die Oberfläche gezielt nenten eine mindestens genauso gute Hämokompatibilität
umgeschmolzen wird.
aufweisen wie konventionell polierte Implantate.
• Automatisierbarkeit, dadurch hohe Reproduzierbarkeit
Anwendungsfelder
Die Untersuchungen erfolgen beispielhaft an einem Herzunterstützungssystem (Ventricular Assist Device – VAD) aus Ti6Al4V.
Neben der Politur von Titanwerkstoffen für die Medizintechnik
ist das Laserpolieren für viele weitere Werkstoffe und
Vorgehensweise
Anwendungsgebiete geeignet. Insbesondere die Politur
dreidimensionaler Freiformflächen kann durch das Verfahren
Zunächst werden durch Untersuchungen mit Flachproben
automatisiert und wesentlich beschleunigt werden.
geeignete Verfahrensparameter für den Werkstoff und
die Ausgangsrauheit bestimmt. Anschließend erfolgen
Ansprechpartner
die Entwicklung geeigneter Strategien für die Bearbeitung
der VAD-Komponenten mittels einer CAM-NC-Prozesskette
Dipl.-Ing. Christian Nüsser
und die Laserpolitur.
Telefon +49 241 8906-669
[email protected]
1 Lichtmikroskopische Aufnahmen,
Dr. Edgar Willenborg
links: Ausgangszustand (gefräst),
Telefon +49 241 8906-213
rechts: laserpoliert.
[email protected]
2 Herzunterstützungssystem-Komponente aus Titan
(Höhe ca. 25 mm), links: Ausgangszustand (gefräst), rechts: laserpoliert.
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de
DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01