Abstract

Einleitung: Strahlverfahren zur Einstellung rauer Oberflächen werden bei den unterschiedlichsten Prozessen zur Oberflächenbearbeitung von Hüftimplantaten verwendet. Publikationen aus der Zahnheilkunde und zunehmend aus der Orthopädie belegen, dass bei Strahlverfahren mit Edelkorund Restpartikel auf und in der Oberfläche des bearbeiteten Implantates verbleiben, die in Zusammenhang mit Frühlockerungen im Sinne des Dreikörperverschleißes gebracht werden. Zum anderen sind Restpartikel gemäß der EU Norm EN 12010 untersagt. Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung des Raustrahlens mit Stahldrahtkorn und nachfolgendem pH- Wert abhängigen Reinigungsverfahren um die Vorgabe der EU Norm einer restpartikelfreien Oberfläche zu erfüllen.

Material und Methode: Das Rauhstrahlen von stabförmigen TiAl6Nb7 Probekörpern wird mit dem Strahlmittel Stahldrahtkorn, Härte von 56 HRC (Firma R+K Draht GmbH, Leisnig) mit einem Überlauf durchgeführt. Die Strahlversuche erfolgen in einer Sonderanlage mit „Direktdrucksystem“. Es wird je ein Stab mit 3 bzw. 4 bar und 10 Stäbe mit 5 bar Luftdruck gestrahlt, die Rauheit des Probekörpers vor und nach dem Raustrahlen 3malig mit dem Messgerät Mitutoyo- Surftest 301 gemessen und der Mittelwert bestimmt. Die Untersuchung der Oberflächen in Hinblick auf Rückstandspartikel auf den Implantatoberflächen erfolgte mit Hilfe eines Feldemissions-Rasterelektronenmikroskops (LEO 1525) mit Rückstreuelektronendetektor.

Ergebnisse: Mit Stahldrahtkornstrahlen konnte eine Oberflächenrauheit von im Mittel 54,9 μm und maximal 61,4 μm erzielt werden. Die Oberfläche aller Probekörper waren nach dem Stahldrahtkornstrahlen mit Stahl kontaminiert. Nach dem pH-Wert abhängigen Reinigungsverfahren waren keinerlei Rückstände mehr zu detektieren.

Diskussion: Die EU Norm EN 12010 kann somit vollständig für raugestrahlte Oberflächen umgesetzt werden.

Introduction: Several shot peening and grit blasting techniques are used to modify the surface in the production of hip endoprostheses. A number of publications in maxillo- facial- surgery and orthopedic surgery demonstrated significant contamination on alumina blasted surfaces. Latest research studies suspected an association between surface contamination and early failure of endoprostheses associated with third body wear. Additionally, the European standard EN 12010 requires surfaces free of residual particles. The aim of this study is to evaluate the effects of rough blasting using steel grit followed by a pH dependent cleaning procedures with regard to complying with EN 12010.

Material and method: Ti6Al7Nb rods were rough blasted 1 time using steel grit (“Stahldrahtkorn”, hardness: 56 HRC; R+K Draht GmbH, Leisnig). All blasting procedures were carried out with a special grit blasting device with direct pressure. One Ti6Al7Nb rod each was grit blasted with 3 and 4 bar pressure and 10 rods with 5 bar pressure. Surface roughness was measured by means of Mitutoyo- Surftest 301 three times before and after grit blasting. The mean value was calculated. A field emission scanning electron microscopy (SEM, LEO 1525) was used for the detection of residual particles on the surface of the rods with a backscattered electron detector.

Results: By rough blasting using steel grit a mean roughness of 54,9 μm and a maximum roughness of 61,4 μm could be achieved. The surface of all rods showed a considerable contamination with steel particles after grit blasting. After the a pH- dependent cleaning procedure a residual particle free surface was detected in all samples.

Discussion: The European standard EN 12010 can be fulfilled using rough blasting with steel grit followed by a pH dependent cleaning procedure.