•••8••• Innovationen Verbesserte Mittelohrimplantate Neue Metallschweißverbindungen für die Medizin aus und zählen deshalb zu den am häufigsten genutzten Metallen in der Medizintechnik. Wegen der spezifischen Materialeigenschaften ist es jedoch aus funktionellen, fertigungstechnischen sowie aus wirtschaftlichen Gründen gewünscht, sogenannte artfremde Verbindungen zu anderen Werkstoffen herzustellen und somit deren Vorteile in Bauteilen mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu vereinen. Eine beispielhafte Anwendung aus dem Bereich der Medizintechnik sind Stapesprothesen, die als Ersatz für Steigbügel, die kleinsten Knochen im menschlichen Körper, eingesetzt werden. Mit einer Länge von 5 mm ist ein Steigbügel dreimal kleiner als der Durchmesser einer 1-Cent-Münze. Im Rahmen des von Januar 2021 bis Dezember 2022 durchgeführten Forschungsprojekts „MeTiWeld – Artfremdes Mikro-Strahlschweißen von Titan mit Nitinol und nichtrostenden Stählen zur Herstellung eines biokompatiblen Materialverbunds und Verwendung von Zusatzwerkstoffen“ untersuchten die Forscher um Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Stefan Böhm (Leiter Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren) artfremde Strahlschweißverbindungen bei Titanlegierungen, nichtrostenden Stählen und NiTi unter Nutzung biokompatibler Zusatzwerkstoffe wie Niob, Tantal und Hafnium. Zum Einsatz kamen sowohl das Mikro-Elektronenstrahlschweißen als auch das Laserstrahlschweißen. „Bei der Verwendung der Zusatzwerkstoffe konnten wir herausragende Zug- und Biegefestigkeiten erzielen, welche die Ergebnisse bisheriger Studien zum artfremden Strahlschweißen der Grundwerkstoffe deutlich übertreffen“, erklärt Michael Wiegand, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fachgebiets und Leiter des Projekts. Auch ein zweites Medizinprodukt verbesserte das Forschungsteam: Am Beispiel eines Führungsdrahtes, der bei einer Herzkatheter-Untersuchung benötigt wird, zeigt das Forschungsteam, dass etwa die Zusatzwerkstoffe Niob oder Tantal zwischen nichtrostendem Stahl und NiTi-Draht zu einer fast doppelt so hohen Zugfestigkeit der Materialverbindungen gegenüber der des Strahlschweißens ohne Zusatzwerkstoffe führt. Im Falle der Stapesprothese, deren Schaft aus reinem Titan und das Ankopplungselement aus superelastischem NiTi besteht, konnte die Zugfestigkeit durch das Einschweißen einer dünnen Niob-Folie ummehr als das Dreifache gesteigert werden. „Unsere Forschungsergebnisse bestätigen auch im Hinblick auf die Biokompatibilität, dass mit dem Forschungsvorhaben eine essentielle Basis für die Übertragung auf medizintechnische Bauteile geschaffen wurde“, erläutert Prof. Böhm. Die Kasseler Wissenschaftler arbeiten im Projekt MeTiWeld mit dem Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut an der Universität Tübingen / Reutlingen zusammen. Das Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und der Arbeitsgemeinschaft industrieller Fördervereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. mit rund 400.000 Euro gefördert. Die Universität Kassel legt einen ihrer Forschungsschwerpunkte auf Molekulare Komponenten und Multifunktionale Materialien. Das Institut für Werkstofftechnik wiederum beschäftigt sich intensiv mit metallischen Werkstoffen. Hierzu werden regelmäßig zukunftsweisende und mit hohen Fördersummen bedachte Projekte als Teil des Forschungsclusters „BiTWerk – Biologische Transformation technischer Werkstoffe“ gestartet. Eine Stapesprothese im Größenvergleich mit einer 1-Cent-Münze Foto: Uni Kassel CRONIMET Raw Materials GmbH www.cronimet.de Halle: 2 • Stand: 2A35 Holch Schweißbrenner GmbH www.holch-siegen.de Halle: 3 • Stand: 3A69 HYTORC – Barbarino & Kilp GmbH www.hytorc.de Halle: 7 • Stand: 7F13E IVOSTUD GmbH www.ivostud.com Halle: 6 • Stand: 6D21 JUTEC Hitzeschutz u. Isoliertechnik GmbH www.jutec.com Halle: 6 • Stand: 6C13 Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH www.kjellberg.de Halle: 6 • Stand: 6B21 Monitor ERP System GmbH www.monitorerp.de Halle: 7 • Stand: 7C31 Optrel AG www.optrel.com Halle: 5 • Stand: 5G27 Messetelegramm Anzeige Blechexpo/ Schweisstec Nach der Messe ist vor der Messe: Das Messedoppel Blechexpo/ Schweisstec bildet komplette Prozessabläufe der modernen und zukunftsfähigen Blechbearbeitung ab und ist deshalb in Fachkreisen ein hoch anerkanntes Event. „Neun ausgebuchte Hallen, ein riesiges Interesse an der Messe, eine unglaubliche Dynamik“, so fasst Georg Knauer, Projektleiter der Blechexpo/Schweisstec beim Messeveranstalter Schall, die gegenwärtige Lage zusammen. „Es wird spannend, nicht zuletzt auch dank des breit gefächerten und hochkarätigen Rahmenprogramms, das derzeit vorbereitet wird“, stellt Knauer in Aussicht. Fortsetzung von Seite 1 Schwei rauche reduzieren Die gerade erschienene DGUV Information 209-096 „Schweißrauchminderungsprogramm“ zeigt, wie Arbeitsschutz-Verantwortliche und Beschäftigte Gefährdungen durch Schweißrauche minimieren können. Anhand praxisbezogener Beispiele und eines exemplarischen Schweißrauchminderungs-Plans wird Schritt für Schritt das systematische Vorgehen erklärt. Der bei den meisten Schweißverfahren entstehende Rauch gefährdet die Gesundheit. Um die Schweißrauchexposition von Beschäftigten zu reduzieren und zum Beispiel die Beurteilungsmaßstäbe für Nickeloxide, Mangan- oder Chrom(VI)- Verbindungen einzuhalten, reicht eine Absaugung allein unter Umständen nicht aus. „Die Lösung für dieses Problem ist, den gesamten Schweißprozess und seine Parameter zu betrachten. Auf dieseWeise können Stellschrauben identifiziert werden, anhand derer die Emissionen des Schweißprozesses und die Exposition der schweißenden Person reduziert werden können“, sagt Rolf Woyzella, Fachreferent für Arbeitsplatzlüftung und Raumlüftung bei der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM). Schweißparameter anzupassen, also Impulsschweißverfahren oder andere Schutzgas- oder Schweißdrahtzusammensetzungen einzusetzen, kann ebenfalls zum Erfolg führen.“ Und noch ein Tipp vom Experten: „Besonders Absaugungen, die in den Schweißbrenner integriert sind, haben sich in den vergangenen Jahren deutlich weiterentwickelt.“ Persönliche Schutzausrüstung, wie etwa gebläseunterstützte Schweißerschutzhelme, darf erst eingesetzt werden, wenn eine Substitution der Gefahrenquelle nicht möglich ist und technische als auch organisatorische Maßnahmen nicht ausreichen. Neue DGUV Information führt Schritt für Schritt durch Minderungsprozess Foto: Pixabay
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