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Crevice-free, high reliability bi-metallic surgical instruments manufactured from shape memory alloys

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Bessere chirurgische Instrumente für weniger Infektionen

Viele flexible Werkzeuge, die in der orthopädischen Chirurgie verwendet werden, bestehen aus mehreren Materialien, die durch mechanische Kopplung verbunden sind. Das Nicht-Schmelzschweißverfahren (no-melt welding) dagegen verspricht, die Sterilisation von schwer zugänglichen Stellen zu verbessern.

Gesundheit

Knochen-Reibahlen werden verwendet, um Löcher in Knochen vor dem Einsetzen von Prothesen zu bilden oder zu vergrößern. Die Schneidköpfe dieser Werkzeuge bestehen aus Edelstahl und die flexiblen Schafte aus Formgedächtnislegierung (SMA). Durch mechanische Kopplung entstehen Spalten, die schwierig zu reinigen und zu sterilisieren sind, wodurch das Risiko von Infektionen und, zunehmend, von Antibiotika-resistenten Infektion steigt. Durch Schweißen könnten Spalten und Kontaminationen beseitigt werden, doch die Eigenschaften von Edelstahl und Formgedächtnislegierungen leiden stark, wenn das Material geschmolzen wird. Um das Problem zu lösen, starteten Wissenschaftler das EU-finanzierte Projekt CLEANTOOLS. Das Team nutzt Rotationsreibschweißen, ein neuartiges Festkörperverfahren, das Materialien durch Reibungswärme erweicht und sie mit Druckkraft verschmilzt. Für die Nutzung des Rotationsschweißverfahrens ist eine sorgfältige Prüfung der Materialien auf ihre Biokompatibilität, Serviceanforderungen und Schweißeigenschaften erforderlich. Neben der Überprüfung von Vorschriften und Literatur, führten die Forscher experimentelle Untersuchungen durch, die auf die Notwendigkeit einer Zwischenschicht zwischen der Formgedächtnislegierung und dem rostfreien Stahl hinweisen. Zahlreiche Schweißversuche wurden mit den ausgewählten Materialien durchgeführt, um die Schweißparameter zu optimieren und erforderliche Verbindungsfestigkeit und Duktilität zu erzielen. Nachdem konsistente Zug- und Biegeprüfungsergebnisse vorliegen, untersucht das Team jetzt die Vermarktungsmöglichkeiten für diese neue Technologie. CLEANTOOLS ist auf dem Weg zur Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von chirurgischen Instrumenten mit verbesserter Funktions- und Reinigungsfreundlichkeit. Die Nutzung des Rotationsschweißverfahrens wird die Zuverlässigkeit verbessern, Herstellungskosten senken und Infektionen von Patienten reduzieren und damit für große Vorteile auf der ganzen Linie sorgen.

Schlüsselbegriffe

Chirurgische Instrumente, Infektionen, orthopädisch, orthopädische Chirurgie, Schweißen, Sterilisation, Edelstahl, Formgedächtnislegierung, Rotationsschweißen, Biokompatibilität Zwischenschichtmaterialien

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