Schwarzer Diamant – Schutz und Blendfreiheit für chirurgische Instrumente

Medizintechnik 10. 03. 2015
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Hochwertige chirurgische Instrumente für die Medizintechnik benötigen durch die steigenden Anforderungen im Klinikalltag beim Einsatz und bei der Reinigung eine auch langfristig chemisch und mechanisch beständige Oberfläche sowie zusätzliche Eigenschaften wie die Biokompatibilität. Durch die stetige Verbesserung der technischen Ausstattung im OP beispielsweise mit Kamera- und Beleuchtungssystemen kommt in den letzten Jahren zunehmend auch der Wunsch des Operateurs nach dunklen, blendarmen Oberflächen der chirurgischen Instrumente hinzu. All diese Anforderungen und Wünsche lassen sich dabei über moderne Beschichtungstechnologien lösen. Die ursprünglich für den Verschleißschutz in der Formel 1 oder für besondere tribologische Anwendung im Hochvakuum oder Weltraum entwickelten Beschichtungen auf Basis von diamantähnlichem Kohlenstoff lassen sich mittlerweile auch auf chirurgischen Instrumenten abscheiden und schützen diese somit dauerhaft und ästhetisch in Schwarz: Black protects permanent and beautiful!

Chemisch beständig, biokompatibel und blendfrei

Die Materialklasse der diamantähnlichen Kohlenstoffe zeigt üblicherweise vor allem­ in verborgenen, tribologischen Systemen ihre herausragenden mechanischen und chemischen Eigenschaften. Derartige Beschichtungen, die in unterschiedlichsten Modifikationen auch unter dem Überbegriff DLC für Diamond Like Carbon bekannt sind, wurden ursprünglich für den Verschleißschutz in Anwendungen wie dem Rennsport sowie der Luft- und Raumfahrt entwickelt. Durch ihre weiteren Vorzüge wie der Biokompatibilität sowie ihrem hochwertigen Erscheinungsbild in Schwarz können Sie zunehmend auch beim Einsatz im Operationssaal den Chirurgen überzeugen. Über eine geeignete Schichtarchitektur und Herstellverfahren lassen sich solche Hartstoffschichten auch auf weichere Metalloberflächen wie Edelstahl, Titan oder Aluminium als schwarze Schutzschicht aufbringen.

Die funktionellen Vorzüge derartiger Dünnschichten, die einerseits nur eine Schichtdicke von wenigen Mikrometern besitzen, andererseits aber fünf bis zehn Mal so hart wie Chirurgenstahl sind, liegen in einer hohen Verschleiß- beziehungsweise Kratz­beständigkeit sowie einer sehr guten chemischen Beständigkeit gegenüber Säuren, Laugen sowie Lösungsmitteln. Die glatten und chemisch inerten Schichten lassen sich dadurch hervorragend Dampfsterilisieren und überstehen erfolgreich maschinelle­ Reinigungsprozeduren im Klinikeinsatz. Die Oberflächen der mit DLC geschützten Instrumente behalten damit länger ihre ursprüngliche Qualität. Neben der chemischen Inertheit bieten DLC-Schichten auch einen extrem geringen Reibwert und zeigen ein hydrophoberes Verhalten als der Edelstahl selbst. Damit wirken sie im Kontakt gegenüber vielen anderen Materialien auch antiadhäsiv.

Um den Operateur zu unterstützen und komplexe Eingriffe mit steigender Präzision zum Wohle der Patienten durchführen zu können, kommen in modernen Operationssälen zunehmend mehr Beleuchtungs- und Kamerasysteme zum Einsatz. Mehr und stärkere Lichtquellen bedeuten aber auch mehr Reflexionen auf den metallisch-silbrigen Oberflächen der eingesetzten Instrumente. Dadurch entsteht zunehmend der Wunsch der Chirurgen nach dunklen und blendfreien Oberflächen ihrer Instrumente. An dieser Stelle kommt ein weiterer Vorteil der DLC-Schichten durch ihre hochwertig schwarze und damit blendarme Oberfläche­ zum Tragen. Derartige DLC-Beschichtungen kommen daher beispielsweise erfolgreich auf chirurgischen Instrumenten wie Scheren, Pinzetten, Nadelhaltern, Küretten, Raspeln, Rongeuren und auch anderen knochenbearbeitenden Instrumenten zum Einsatz.

Verwandlung in eine schwarze Schönheit durch Plasmaimpax-Technologie

Hinter dem schwarzen Oberflächenschutz verbirgt sich modernste Plasmatechnologie. Das Plasmaimpax-Verfahren ermöglicht eine Schichtabscheidung über Plasmaquellen im Vakuum aus der Gasphase. Es handelt sich dabei um eine Hybridtechnik aus plasmaaktivierter Niedertemperatur-CVD (chemische Gasphasenabscheidung) und Ionenimplantation. Damit lassen sich einer­seits derartige schwarze Kratzschutzschichten auf Basis von diamantähnlichem Kohlenstoff bei niedrigen Temperaturen von 150 °C bis 250 °C aufbringen und andererseits auch Oberflächenmodifizierungen durch Ionenimplantationen zur Steigerung der Oberflächenhärte durchführen. Die ­Ionenimplantationen können gerade auch bei weichen Grundmaterialien zum Aufbau einer zusätzlichen und gradiert eingebrachten Stützschicht unterhalb der schwarzen Kratzschutzschicht eingesetzt werden. Es lassen sich in diesem Fall Härte­steigerungen im oberflächennahen Bereich von 6 GPa bis 15 GPa erreichen. Im Vergleich dazu hat ein ungehärteter Edelstahl oder Titan eine Härte von 2 GPa bis 4 GPa. Die diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC) lassen sich darauf in einem Härte­bereich von 7 GPa bis 25 GPa aufbauen.

 

Neben diesen hervorragenden mechanischen Eigenschaften zeigt DLC auch den Vorteil seiner hohen chemischen Beständigkeit (Korrosionsresistenz) sowie seiner guten Körperverträglichkeit. Das Material beinhaltet keine allergieauslösenden Metalle und kann über das Plasma­impax-Verfahren auch als hervorragende Barriereschicht, beispielsweise als Schutz gegenüber Nickelanteilen in Stahllegierungen, eingesetzt werden.

Die AxynTeC Dünnschichttechnik GmbH als Hersteller von DLC-Schichten, bietet auf Basis seiner Plasmabeschichtungsverfahren neben der Lohnveredelung von Bauteilen auch die Beratung und Entwicklung von kundenspezifischen Beschichtungen bis hin zur Produktion und dem Verkauf von Beschichtungsanlagen aus einer Hand an. Die DLC-Schichten gibt es für die chirurgischen Instrumente unter der Produktbezeichnung axyprotect black als schwarze Beschichtung: Schwarzer Diamant für den OP – Schutz und Blendfreiheit für chirurgische Instrumente.

AxynTeC Dünnschichttechnik GmbH
Am Mittleren Moos 48, D-86167 Augsburg

 

AxynTeC Dünnschichttechnik GmbH

Die AxynTeC Dünnschichttechnik GmbH in Augsburg bietet als Dienstleister in der Oberflächen- und Beschichtungstechnik von Material-Screenings über individuelle Schichtentwicklungen bis hin zur Lohnbeschichtung und entsprechenden Beschichtungsanlagen alles aus einer Hand an. Mit den Verfahrenstechniken Laserdeposition und Plasmaimpax können beispielsweise Oberflächeneigenschaften wie Härte, Reibwert, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie Biokompatibilität von Bauteilen, Implantaten und Instrumenten oder Werkzeugen verbessert und damit deren Standzeit und Performance erhöht werden. Die Technologien erlauben eine Oberflächenmodifizierung durch Ionenimplantation sowie durch die Aufbringung unterschiedlicher, funktioneller Beschichtungen mit Ionen-, Plasma- und Laserunterstützung.

Diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC-Beschichtung) ist eine Materialklasse mit der sich AxynTeC seit über zehn Jahren intensiv auseinandersetzt. Durch das Know-how und die innovativen Technologien ist AxynTeC in der Lage, diese Materialklasse auch an individuelle Kundenapplikationen optimal anzupassen. .

Mehr als 20 Jahre wissenschaftliche und technische Erfahrungen in der Oberflächentechnik sowie die innovativen und patentierten Dünnschichttechnologien sind die Basis des Unternehmens. Damit stellt sich AxynTeC erfolgreich der Herausforderung, Kundenvisionen in der Oberflächentechnik zu verwirklichen. Die enge Zusammenarbeit mit dem Kunden beginnt bereits bei der Beratung oder der Durchführung von Machbarkeitsstudien im Zusammenhang mit den individuellen Fragestellungen der Kunden und geht durch einen nachhaltigen und konstanten Austausch mit dem Kunden auch über die erfolgreiche Implementierung und Abwicklung von Serienbeschichtungen hinaus.

AxynTeC ist zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2008 und DIN EN ISO 13485:2010.

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