Medizinische Werkzeuge und Implantate gelaserte Präzision
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- Lieselotte Kurzmann
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Transkript
1 Medizinische Werkzeuge und Implantate gelaserte Präzision Eine kurze Einführung in die fertigungstechnischen Möglichkeiten der Lasertechnik Jan Hoffmann Berlin, 24. Januar 2008
2 Inhalt Grundlagen der Lasertechnik Entwicklungsgeschichtliches SLV M-V und Laser & Technologies Beispiele für die Bearbeitung von technischen Werkstoffen für die Medizintechnik Schweißen Schneiden Beschriften Oberflächenbearbeitung Zusammenfassung
3 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
4 Das besondere Licht E 2 E 2 E 2 E 2 -E 1 E 2 -E 1 E 2 -E 1 E 2 -E 1 E 2 -E 1 E 1 E 1 E 1 vorher nachher vorher nachher vorher nachher Absorption spontane Emission stimulierte Emission
5 Laser-Prinzip 3 1. Aktives Medium Auskoppelspiegel 5 3. Endspiegel Anregung 5. Stimulierte Emission 6. Laserstrahl
6 Entwicklungsgeschichte 1917 Albert Einstein- Grundlagen Laserprinzip 1928 R.Ladenburg und H.Kopfermann (Berlin) -erstes Experiment. Nachweis der "stimulierten Emission" 1957 Gould erstellte Formeln u. Zeichnung für LaserApparatur, als Lasererfinder nachträglich anerkannt 1958 Townes u. Schawlow Veröffentlichung über gebündeltes Licht im sichtbaren Bereich 1960 Maiman (amerik.phys.) techn. Realisierung Rubinlaser 1960 Siemens in München baut Rubin-LASER 1960 Ende Javan (iran. Phys.) baut LASER mit kontinuierl. Strahlung (He-Ne-Gasgemisch)
7 Meilensteine 1960 Rubin-Laser 1961 Nd:YAG-Laser 1962 Halbleiter-Laser 1964 CO 2 -Laser 1965 Bohren von Diamant 1969 Bohren von Lager- u. Uhrensteinen 1970 Trimmen von Widerständen industrielle Laserschneidanlage 1980 Laser- Schweißanwendungen 1984 Laser-Schneiden für 2D- Bauteile 1982 Laserdioden industrielle Schweißanwendung (Tassenstößel) 1988 laserdiodengepumpter Festkörperlaser 1990 Laserschneiden in KMU 1992 Nd:YAG-Laser im kw- Bereich 2003 Scheiben- und Faserlaser
8 Die Unternehmen Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg- Vorpommern gegründet 1990 Laser & Technologies gegründet 1999
9 Laser & Technologies Laser-Werkstätten für die Präzisionsbearbeitung
10 SLV M-V - Prüflabore
11 Laserstrahlschneiden 4 1. Prozessgas 2. Schneiddüse 1 3. Düsenabstand 4. Schneidgeschwindigkeit Schmelze 6. Schlacke 7. Rauhigkeit 8. HAZ 9. Schnittspalt
12 Medizinische Sägeblätter Werkstoff: d=0,4-1.5 mm T= +/-0.02 mm Anforderungen: Innenkontur, Gratfreiheit, Thermodeformation
13 Orthopädischer Fräser Werkstoff: d=1,0 mm T= +/-0.02mm Anforderungen: ashärisch, 3D-Kontur
14 Knochen-Stütz/Ersatz-Implantat Werkstoff: Ti d=1,0 mm T= +/-0.02mm Anforderungen: Innenkontur in Endbearbeitung, Gefügedegradation vermeiden, Gratfreiheit
15 Injektionsnadeln d=0.2 mm D= mm d= mm T= +/-0.02mm Mischen von mehrkomponentigem Klebstoff an der Fügestelle innerhalb von ms
16 Herstellung von Stents aus medizinischem Edelstahl Werkstoff: medizinischer Edelstahl, NiTi- Legierungen, Mg- Legierungen d= mm T= +/-0.02mm QS aufwendig
17 Stent-Therapie arteriosclerotic plaque balloon catheter guiding wire dilated stent stent balloon catheter guiding wire
18 Zahnimplantat lasergeschnittener Rohling Werkstoff: Ti d=0.15 mm D=0.8 mm T= +/-0.02mm
19 Rührpaddel Werkstoff: d=0,25 mm T= +/-0.02mm
20 Laserstrahlschweißen 1 1. Plasma Schmelze 3. Keyhole 4 4. Einschweißtiefe Heat conduction welding Keyhole welding
21 Eigenschaften der Schweißnaht Schlanke Naht Kleine Wärmeeinflußzone geht kaum über die Schmelzzone hinaus Geringer Verzug kleiner Schmelzbereich, geringe thermische Belastung Zum Teil Aufhärtung große Selbstabschreckung manche Werkstoffe nicht schweißbar, Rißgefahr
22 Schweißverbindung in der Zahntechnik Neu angefertigtes Reparaturteil mit Titan-Laserschweißdraht geschweißt Gegossenes Sekundärteil aus Titan gebrochen
23 Medizinische Knochensäge Werkstoff: / d=0,4/0.8 mm T= +/-0.02mm Anforderungen: spaltfreies Verbinden
24 Spezialnadel Werkstoff: d=0,3 T= +/-0.02mm Anforderungen: spaltfreies Verbinden
25 Schweißverbindungen in der Medizintechnik
26 Laserstrahlbeschriften
27 Noniusskala Anforderungen: Präzision, Lesbarkeit, Alterungs- Beständigkeit, Korrosionsbeständigkeit
28 Markierung der Eintauchtiefe Werkstoff: Anforderungen: Alterungs- Beständigkeit Korrosionsbeständigkeit
29 Beschriften von beschichteten Implantaten Werkstoff: Titannitrid, Titanniob Anforderungen: d=0.003 mm Beschichtung darf nicht vollständig abgetragen werden
30 Beschriften von beschichteten Implantaten Werkstoff: Titannitrid, Titanniob Anforderungen: d=0.003 mm Beschichtung darf nicht vollständig abgetragen werden
31 Beschriften von beschichteten Implantaten
32 Hüftpfanne Werkstoff: gewebeverträglicher Kunststoff Anforderungen: Lesbarkeit Verbrennungsrückstände
33 Keramik Werkstoff: Keramik Anforderungen: Schrifthöhe: <1mm, Lesbarkeit
34 Laserstrahlbeschichten 1 1. Laserstrahl 2. Beschichtung Grundwerkstoff 4. Laserschicht 5. Wärmeeinflusszone
35 Spritzgussform für medizinische Schläuche
36 Zusammenfassung Lampen- und diodengepumpte Nd:YAG Laser und Maschinensysteme: Positioniergenauigkeit: 0.01 mm Wiederholgenauigkeit: 0.01 mm Konturbreiten von 0.02 mm Einschweißtiefen von < 0.1 mm Schmelzbadvolumina < 1 mm 2 Femtosekundenlaser: Präzision im Submikrometer-Bereich
37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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