DE3725755A1

DE3725755A1 - Verfahren zur herstellung individueller formen zum abguss von biokompatiblen teilen aus hochreaktiven werkstoffen

Info

Publication number: DE3725755A1
Application number: DE19873725755
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ing Breme; Karl Dr Phil Junger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1987-08-04
Publication date: 1989-02-16

Description

In der Biomedizin werden zur Zeit bevorzugt Werkstoffe mit hoher Festigkeit, einem Mindestmaß an Formänderungsvermögen und einer guten Gießbarkeit benutzt. Die gute Gießbarkeit dieser Werkstoffe (z. B. Edelstahl oder Cr-Mo-Co-Legierungen), beruht vor allem darauf, daß sie leicht zu handhaben sind, da ihre Reaktivität gegenüber den Gasen der Atmosphäre und gegenüber anderen Werkstoffen, z. B. Keramiken, begrenzt ist.

Zahnersatz zum Beispiel, bestehend aus diesen Werkstoffen, kann im sogenannten Wachsausschmelzverfahren hergestellt werden. Das Modell wird dabei aus Wachs hergestellt und mit keramischen Massen hinterfüllt. Anschließend wird das Wachs ausgeschmolzen und die entstandene keramische Form mit dem genannten Gußwerkstoff, z. B. im Schleudergußverfahren, auf gefüllt.

Der Nachteil bei der Anwendung der genannten Werkstoffe be steht darin, daß sie häufig nicht biokompatibel sind. Be kannt sind z. B. Allergien, die aufgrund von typischen Legie rungselementen, wie Nickel oder Eisen, auftreten.

Als biokompatible Werkstoffe sind dagegen hochreaktive Werk stoffe aus Titan, Tantal, Niob oder Zirkonium und deren Legierungen bekannt. Diese Werkstoffe sind in den geforderten mechanischen Eigenschaften den genannten Werkstoffen eben bürtig oder überlegen. In der Körperverträglichkeit sind sie Edelstahl oder Cr-Mo-Co-Legierungen vorzuziehen. Es ist bekannt, daß bei Patienten, bei denen mit üblichen Prothesen Allergien auftraten, keine Allergie mehr beobachtet wurde, wenn sie z. B. mit Titanwerkstoffen versorgt wurden. Der Vor teil der genannten Werkstoffgruppe beruht darauf, daß sie sich selbst bei Raumtemperatur augenblicklich passivieren, d. h. ein schützendes Oberflächenoxid bilden, worauf ihre Biokompatibilität beruht. Der Nachteil bei der Anwendung dieser Werkstoffe liegt darin begründet, daß sie aufgrund ihrer hohen Reaktivität mit der Atmosphäre oder mit anderen Werkstoffen nur schwer zu handhaben sind. Ein Abgießen in keramische Massen scheidet z. B. aus diesem Grund aus, da eine Reaktion mit der Keramik auftreten und die Abgußform zerstört würde.

Bekannt ist dagegen, daß diese Werkstoffe in eine metallische Dauerform abgegossen werden können, wenn das Schmelzvolumen des Abgußwerkstoffes klein bzw. die Wärmeabfuhr der Form groß ist. Bekannt sind außerdem Formen aus Graphit, bei denen jedoch eine Reaktion mit dem Kohlenstoff (Versprödung), insbesondere bei kleinen Teilen, auftritt. Bei der Herstellung von Zahnersatz sind solche Dauerformen oder Formen aus Graphit nicht geeignet, da stets individuelle Formen herge stellt werden müssen, mit denen der Gießwerkstoff nicht reagieren kann. Weiterhin sind Gießformen aus Yttriumoxid bekannt, die jedoch teuer sind. Außerdem stellt sich zwischen dem Yttriumoxid und Titan z. B. ein Gleichgewicht ein, d. h. das Titan nimmt einen gewissen Anteil an Sauerstoff auf und versprödet dadurch.

Die Erfindung löst das Problem dadurch, daß das jeweilige Wachsmodell mit einem metallischen Werkstoff, z. B. Kupfer pulver, umhüllt wird. Das Pulver wird in einem bevorzugten Beispiel gesintert. Beim Sinterprozeß schmilzt u. a. das Wachs aus. Die Form mit dem bestimmten Durchmesser wird in einen Metallblock, z. B. Kupfer, eingepaßt (Abb. 1).

Aufgrund der großen Wärmeabfuhr (Metallblock, gesinterte Gußform) kann der hochreaktive Werkstoff in bekannter Weise (z. B. durch Schleuderguß) in die Form abgegossen werden, ohne daß unerwünschte Reaktionen mit der Form entstehen.

In einem weiteren bevorzugten Beispiel (Abb. 1) wird an die gesinterte Gießform (1), die ein gewisses Porenvolumen be sitzt, im Augenblick des Abgießens der Schmelze ein Vakuum angelegt, indem über ein Ventil (2) ein vorher evakuierter Raum (3) oder eine Vakuumpumpe (4) zu dem Ofenraum (5), der Schutzgas enthält, zugeschaltet wird. Das angelegte Vakuum unterstützt die Formfüllung der Gießform.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung individueller Gußformen, dadurch gekennzeichnet, daß hochreaktive Werkstoffe zum Gießen verwendet werden können.

2. Verfahren wie unter Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Titan, Niob, Tantal, Zirkonium und deren Legierungen zum Gießen verwandt werden können.

3. Verfahren wie unter Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische Gießform zum Gießen durch Sintern von Metallpulver hergestellt wird.

4. Verfahren wie unter Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gießform wie unter Anspruch 3 hergestellt wird und diese Form aus gesintertem Kupfer besteht.

5. Verfahren wie unter Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gießform wie unter Anspruch 3 hergestellt wird und an diese Form beim Abgießen ein Vakuum zum Einsaugen der Schmelze angelegt wird.

6. Verfahren wie unter Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform wie unter Anspruch 3 hergestellt wird und der Abguß im Schleudergußverfahren erfolgt.