Werkstoffe und Bauteile der Medizintechnik müssen dynamisch geprüft werden.
Eine Currywurst bedeutet 600 Lastwechsel
Die dynamische Prüfung von Werkstoffen und Bauteilen schützt vor Überraschungen in der Patientenanwendung.
Stolberg, 22. März 2010. Auf der diesjährigen MEDTEC zeigt DYNA-MESS erstmals die neue 4-Punkt-Biegevorrichtung, die das Unternehmen speziell für Bauteile aus Hochleistungskeramik entwickelt hat. In Verbindung mit dem selbstlernenden Regler DYNA-AC bietet DYNA-MESS eine umfassende Lösung für die effiziente dynamische Prüfung von Werkstoffen und Bauteilen in der Medizintechnik.
Die Bedeutung der dynamischen Prüfung für die Medizintechnik stellt DYNA-MESS am Beispiel der Prüfung von Zahnersatz dar. Obwohl Kauen ein dynamischer Vorgang ist, werden neue Werkstoffe oder Bauelemente oft lediglich unter statischer Last geprüft. Aus Sicht des Werkstoff- und Bauteilprüfers ist Kauen jedoch ein komplexer Prozess, bei dem auch Dauerschwingfestigkeit und Materialermüdung untersucht werden müssen. Nur so kann gewährleistet werden, dass Zahnersatz zuverlässig über Jahre seine Aufgabe erfüllt.
Zahnersatz muss Millionen Lastwechsel überstehen, ohne Schaden zu nehmen. Aus diesem Grunde untersuchen Forschungseinrichtungen und Hersteller das dynamische Verhalten von Werkstoffen und Bauteilen der Medizintechnik zunehmend mit servopneumatischen Prüfmaschinen, die die Wirklichkeit der biomedizinischen Anwendungen realistisch abbilden. So ist die Übertragbarkeit der Laborergebnisse auf die Patientenpraxis gewährleistet.
Dr. Marcus Jarchow, Geschäftsführer der DYNA-MESS Prüfsysteme GmbH, plädiert dafür, Werkstoffe und Bauteile für die Biomechanik generell dynamisch zu prüfen: „Die statische Prüfung allein ist nicht ausreichend, denn Kauen ist ein dynamischer Vorgang. Folgt man der Regel „Jeden Bissen 30 mal kauen“, ergeben sich allein bei einer Wurst mit 20 Bissen für den Zahnersatz bereits 600 Lastwechsel. Deshalb ist moderner Zahnersatz anspruchsvoller Maschinenbau: Die Konstruktionen sind filigran, ausgefuchste Verbindungselemente mit geringen Querschnitten halten komplexe Konstruktionselemente.“
Je sicherer die Prüfung im Vorfeld ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es in der Patientenanwendung nicht zu Überraschungen kommt. Auch für die Prüfung von Implantaten wie Knie-, Hüft- oder Fingergelenken sind servopneumatische Prüfmaschinen besonders gut geeignet, da die Kräfte und Frequenzen den Erfordernissen der Biomechanik entsprechen. Sie sind ideal an die Bedürfnisse der Medizintechnik angepasst: In den meisten Fällen reicht es aus, Kräfte unter 2 kN zu realisieren, denn die höchsten Belastungen liegen bei etwa 800 N. Auch die Frequenzen entsprechen mit 2 bis 15 Hz der Realität in der Biomechanik.
Für den Betrieb im Labor sind servopneumatische Maschinen auch deshalb gut geeignet, weil sie keine Hydraulikflüssigkeit benötigen – die vorhandene Druckluftversorgung reicht aus. Im Gegensatz zu hydraulischen Maschinen verfügen sie nicht über eine Pumpe, die ständig in Betrieb ist. So arbeiten sie leise, sparen Energie und brauchen nicht gekühlt zu werden.
Der neue Automatik-Regler DYNA-AC vereinfacht die Prüfung zusätzlich – er „lernt“ selbstständig und macht bei der dynamischen Prüfung von Werkstoffen oder Bauteilen in der Biomechanik die Optimierung der Regelparameter der Prüfmaschine überflüssig. Das Ergebnis: Die zeitaufwändige Optimierung des Regelverhaltens entfällt vollständig, das spart Zeit und Geld. Außerdem braucht sich der Bediener nicht mit Details der Regelungstechnik zu belasten: Die Eingabe eines Startpunktes reicht aus und nach wenigen Zyklen sind Soll- und Istkurve deckungsgleich.
