Medizintechnik I
Medizintechnik I bei Prof. Klaus Radermacher an RWTH Aachen im WiSe 18/19
Medizintechnik I bei Prof. Klaus Radermacher an RWTH Aachen im WiSe 18/19
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Lernkarten
Erläutere den intrinsischen Zweiwegeeffekt.
Durch das Training werden Spannungsfelder im Material erzeugt. Diese sorgen dafür, dass sich bestimmte Martensit-Varianten beim Abkühlen eher bilden. Diese Vorzugsform nimmt die Formgedächtnislegierung dann im abgekühlten Zustand ein.
Nenne mindestens drei Möglichkeiten zur Erwärmung von Formgedächtnislegierungen.
- direkter Stromfluss
- induktive Erwärmung
- Wärmeleitung
- Strahlung
Nenne den bekanntesten Werkstoff zur Formgedächtnislegierung.
Nitinol (kurz NiTi)
Nenne mindestens zwei Einsatzgebiete für Formgedächtnislegierungen.
- Stents
- Orthodontische Drähte
- Superflexible endoskopische Instrumente
- TitanFlex Brillen
- Knochendübel
Wo wird in der Medizin der Einwegeeffekt von Formgedächtnislegierungen angewendet? Nenne zwei Beispiele.
- Osteosyntheseklammern
- Distanzstücke zur Stabilisierung der Wirbelsäule
- Hüftendoprothetik
- Stents
Nenne mindestens zwei Vorteile von Aktoren aus Formgedächtnis-Legierungen.
- einfacher Aufbau, kompakt, sicher
- Reinraumfähig, leise, funkenfrei
- Hohe spez. Leistungs-/Eigengewicht Verhältnis
- hohe Korrosionsbeständigkeit
Nenne mindestens zwei Nachteile von Aktoren aus Formgedächtnislegierungen.
- schlechter Wirkungsgrad
- Begrenzte Bandbreite
- Effekt- und Materialermüdung
- komplexe Herstellung, Verarbeitung und Prozesskontrolle
Definiere Biokompatibilität.
Wechselseitige Verträglichkeit zwischen den eingesetzten Werkstoffen/Bauteilen/Bauteilsystemen und Geweben, biologischen Zellen sowie Körperflüssigkeiten.
Bei welchen Größen weisen Keramiken eine Tendenz zu hohen Werten im Vergleich zu Metallen und Polymeren auf?
Nenne mindestens drei keramische Werkstoffe.
- Aluminiumoxid
- Zirkonoxid
- Hydroxylapatit
- bioaktive Gläser
Nenne mindestens drei typische Anwendungsbeispiele für keramische Werkstoffe in der Medizintechnik.
- Hüftgelenkkugeln
- Dentalimplantate
- Gesichtschirurgie
- Mittelohrimplantate
- Knochenersatz
Wie ist das Gefüge von Aluminiumoxidkeramik beschaffen?
Welchen Reibbeiwert hat die Materialkombination \(Al_2O_3/Al_2O_3\)?
Welchen Reibbeiwert hat die Materialkombination Knorpel/Knorpel? (Schmierung durch Synovia)
Was ist eine Synovialflüssigkeit?
Ein Synovialflüssigkeit ist eine Nicht-Newton'sche Flüssigkeit, die in der Gelenkkapsel gebildet zur Schmierung gebildet wird. Die Viskosität nimmt bei zunehmender Schubspannung ab.
Weshalb müssen Zirkonoxid-Keramiken dotiert werden?
Bei der Abkühlung von Zirkonoxid ändert sich die tetragonale Phase in eine monokline Phase. Bei undotiertem Zikronoxid zerfällt der Werkstoff wieder in Pulver.
Mit welchen Materialien wird Zirkonoxid dotiert?
Yttriumoxid \(Y_2O_3\)
Was verbirgt sich hinter dem keramischen Werkstoff ATZ?
Aluminiumverstärktes Zirkoniumoxid. Durch das Beimischen von 20% Aluminiumoxid wird die Bruchfestigkeit und Alterungsresistenz von Zirkuniomoxid verbessert.
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Was verbirgt sich hinter dem keramischen Werkstoff ZTA?
ZTA steht für Zirkonium toughened Aluminia. Es werden ca. 15-25 Vol.-% in \(Al_2O_3\) eingelagert.
Beschreibe die beiden Verstärkungsmechanismen bei ZTA.
- Zirkonoxidpartikel sorgen für Druckspitzen bei der Umwandlung in die monokline Phase
- Plättchenförmige Kristalle zerstreuen die Rissenergie
Was sind keramische Gradientenwerkstoffe?
Zumeist wird im Bereich einer Bohrung in einen porösen \(Al_2O_3\) - Rohling Yttriumoxid eingefügt. Dadurch ensteht in diesem Bereich eine feineres Gefüge, das widerstandsfähiger ist.
Wo kommt Hydroxylapatit vor?
In tieferen Gesteinsschichten und in Knochen und Zahnschmelz von Wirbeltieren.
Wann steigt die Löslichkeit von Hydoxlyapatit in einer wässrigen Lösung?
- mit sinkendem pH-Wert
- mit zunehmender spezifischer Oberfläche
- mit abnehmendem Kristallinitätsgrad
Wofür sorgt eine Hydroxylapatitbeschichtung?
Für eine aktive Wechselwirkung zwischen Impalntat und Gewebe. Dadurch kann schlussendlich Knochen in die Hydroxylapatitschicht wachsen.
Bei welchem dieser Stoffe wächst das Knochengewebe in der Regel am besten in den Werkstoff ein?
Welche Werkstoffgruppe weist eine stärkere Streuung der \(\sigma\) - Mittelwerte auf?
Fülle die Lücken der Herstellung von keramischen Werkstoffen.
- Natürliche und synthetische Rohstoffe
- Brandvorbereitung
- Endbearbeiten
- Natürliche und synthetische Rohstoffe
- Masseaufbereitung
- Formen
- Brandvorbereitung
- Sintern
- Endbearbeiten
- Endprüfung
Nenne die drei Einflußfaktoren auf das Mikrogefüge von keramischen Werkstoffen.
- Formgebung
- Pulver
- SInterprozess
Nenne mindestens zwei Formgebungsverfahren für keramische Werkstoffe.
- Pressen
- Extrudieren
- Gießen
Welches Herstellungsverfahren für Bauteile aus Keramiken wird bei hoher Stückzahl und unterer bis mittlerer Kompliziertheit der Geometrie angewendet?
Welches Herstellungsverfahren für Bauteile aus Keramiken wird bei niedriger Stückzahl und hoher Kompliziertheit der Geometrie angewendet?
Nenne die drei Verfahrensschritte nach dem Umformen bei keramischen Werkstoffen.
- Trocknen
- Ausbrennen
- Brennen/Sintern
Wie groß ist die Volumenschwindung von Aluminiumoxid während der Sinterung?
Was sind Polymere?
Polymere sind Kettenmoleküle aus Monomeren.
Nenne mindestens drei Charakteristika von Polymeren.
- Geringe Dichte
- Geringe Temperaturbeständigkeit
- Niedrige thermische Leitfähigkeit
- hoher spezifischer elektrischer Widerstand
- Beteiligte Elemente C,O,H,N,S,Cl,F,Si
Nenne die drei Arten von Bildungsreaktionen von Polymeren.
- Polymerisation
- Polykondensation
- Polyaddition
Beschreibe die Polymerisation.
Bei der Polymerisation handelt es sich um die Verknüpfung von ungesättigten Monomeren in gesättigte Polymerketten. Es spalten sich daher keine Nebenprodukte ab.
Nenne mindestens zwei Polymerisate.
- Polyehylen (PE)
- Polystryol (PS)
- Polyvinylchlorid (PVC)
- Polypropylen (PP)
- Polymethylmethacrylat (PMMA)
Nenne die beiden technischen Polymerisationsverfahren.
- Blockpolymerisation
- Emulsionspolymerisation
Beschreibe die Polykondensation.
Es handelt sich um eine chemische Reaktion. Aus diesem Grund spalten sich Reaktionsprodukte ab.
