Kobalt-Chrom F75-Pulver

Kobalt-Chrom-F75-Pulver ist ein Pulver aus einer Kobalt-Chrom-Legierung, das die ASTM F75-Normen fĂŒr Zusammensetzung und PartikelgrĂ¶ĂŸenverteilung erfĂŒllt. Es handelt sich um ein vielseitiges Pulver aus einer Kobaltlegierung, das in verschiedenen 3D-Metalldruckverfahren zur Herstellung von orthopĂ€dischen Implantaten und Zahnersatz verwendet wird.

Einige wichtige Details ĂŒber Kobalt-Chrom F75-Pulver sind:

Zusammensetzung

  • Überwiegend Kobalt und Chrom, daneben MolybdĂ€n und kleinere Mengen anderer Legierungselemente

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InhaltsĂŒbersicht

Kobalt-Chrom-Legierungen, auch bekannt als Kobalt-Chrom-Legierungen, sind eine spezielle Klasse biokompatibler Werkstoffe, die hĂ€ufig in orthopĂ€dischen Implantaten wie HĂŒft- und Knieprothesen verwendet werden. Sie bieten ein optimales Gleichgewicht zwischen mechanischen Eigenschaften wie hoher Festigkeit und Haltbarkeit sowie BiokompatibilitĂ€t und KorrosionsbestĂ€ndigkeit, wenn sie in den menschlichen Körper implantiert werden.

Überblick ĂŒber Kobalt-Chrom F75-Pulver

Kobalt-Chrom-F75-Pulver ist ein Pulver aus einer Kobalt-Chrom-Legierung, das die ASTM F75-Normen fĂŒr Zusammensetzung und PartikelgrĂ¶ĂŸenverteilung erfĂŒllt. Es handelt sich um ein vielseitiges Pulver aus einer Kobaltlegierung, das in verschiedenen 3D-Metalldruckverfahren zur Herstellung von orthopĂ€dischen Implantaten und Zahnersatz verwendet wird.

Einige wichtige Details ĂŒber Kobalt-Chrom F75-Pulver sind:

Zusammensetzung

  • Überwiegend Kobalt und Chrom, daneben MolybdĂ€n und kleinere Mengen anderer Legierungselemente
  • ErfĂŒllt die Grenzwerte fĂŒr die chemische Zusammensetzung gemĂ€ĂŸ ASTM F75-Norm
  • PartikelgrĂ¶ĂŸenverteilung des Pulvers typischerweise 20-63 Mikrometer

Eigenschaften

  • Biokompatibel und korrosionsbestĂ€ndig fĂŒr den Einsatz im Körper
  • Hohe Festigkeit und HĂ€rte fĂŒr lasttragende Implantate
  • Duktil, erlaubt eine gewisse Verformung unter Belastung, bevor es zum Bruch kommt
  • Langlebig mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit
  • Dichte, porenfreie Strukturen in gedruckten Fertigteilen

Fertigungsprozess

  • Verfahren zur Herstellung von gasverdĂŒstem Pulver bevorzugt
  • Ergibt glatte, nahezu kugelförmige Pulverpartikel, die sich gĂŒnstig auf den Fluss und den Druck auswirken

Anwendungen

  • 3D-Druck von orthopĂ€dischen Implantaten wie HĂŒft- und Kniegelenken
  • 3D-Druck von Zahnersatz wie Kronen, BrĂŒcken, TeilprothesengerĂŒsten

Normen

  • ASTM F75 - Standard-Spezifikation fĂŒr GussstĂŒcke aus Kobalt-28-Chrom-6-MolybdĂ€n-Legierungen und Gusslegierungen fĂŒr chirurgische Implantate
  • ISO 5832-4 - Implantate fĂŒr die Chirurgie - Metallische Werkstoffe - Teil 4: Kobalt-Chrom-MolybdĂ€n-Gusslegierung

Zusammenfassend lĂ€sst sich sagen, dass Kobaltchrom F75 ein vielseitiges, biokompatibles Legierungspulver ist, das speziell fĂŒr chirurgische Implantate entwickelt wurde und fĂŒr die additive Fertigung von orthopĂ€dischen und zahnmedizinischen Endprodukten optimiert ist.

Zusammensetzung von Kobalt-Chrom F75-Pulver

Die Bezeichnung F75 fĂŒr Kobalt-Chrom-Pulver bezieht sich auf die Anforderungen an die Zusammensetzung und die Grenzwerte fĂŒr die Legierung gemĂ€ĂŸ der Norm ASTM F75. Die nominale Zusammensetzung ist unten aufgefĂŒhrt:

Element Zusammensetzung Bereich
Kobalt (Co) Bilanz
Chrom (Cr) 27,0 - 30,0 wt%
MolybdÀn (Mo) 5,0 - 7,0 wt%
Nickel (Ni) < 1,0 wt%
Eisen (Fe) < 0,75 wt%
Kohlenstoff (C) < 0,16 wt%
Mangan (Mn) < 1,0 wt%
Silizium (Si) < 1,0 wt%
Stickstoff (N) < 0,25 wt%
Sauerstoff (O) < 0,4 wt%

Sie enthĂ€lt also vor allem Kobalt und Chrom sowie einen erheblichen Anteil an MolybdĂ€n. Eine sorgfĂ€ltige Kontrolle der Zusammensetzung innerhalb dieser Bereiche verleiht der Legierung in ihrem endgĂŒltigen Zustand die gewĂŒnschten Eigenschaften.

Der hohe Chromgehalt trĂ€gt zu einer hervorragenden Korrosions- und OxidationsbestĂ€ndigkeit bei. Kobalt dient als primĂ€res Matrixmaterial und sorgt fĂŒr Festigkeit und BiokompatibilitĂ€t. MolybdĂ€n erhöht die Verschleißfestigkeit bei tragenden Implantaten erheblich. Die Aufnahme bestimmter Mengen anderer Elemente wie Mangan und Stickstoff dient ebenfalls der Feinabstimmung der Mikrostruktur und der Leistung.

Eigenschaften und Merkmale

Kobalt-Chrom-F75-Pulver ermöglicht die additive Herstellung von außergewöhnlich starken, verschleißfesten und biokompatiblen Komponenten aufgrund der inhĂ€renten metallurgischen Eigenschaften der Legierungszusammensetzung:

Eigentum Typischer Wert
Mechanisch
Zugfestigkeit 130.000 psi (896 MPa)
Streckgrenze 115.000 psi (793 MPa)
Dehnung 8 – 15%
ElastizitĂ€tsmodul 30×106 psi (207 GPa)
HĂ€rte 38 - 48 HRC
Physikalisch
Dichte 8,3 g/cm3
Schmelzbereich 1260-1350°C (2300-2460°F)
Leistung
BiokompatibilitÀt Nicht zytotoxisch; ausgezeichnete Vorgeschichte der Verwendung im Körper
KorrosionsbestĂ€ndigkeit BestĂ€ndig gegen KörperflĂŒssigkeiten, Chloridionenlösungen
Abnutzungswiderstand 4-fache Steigerung gegenĂŒber Edelstahl; minimiert abrasiven Implantatverschleiß

Die hohe HĂ€rte zusammen mit der guten DuktilitĂ€t macht Kobaltchrom extrem kratz- und verschleißfest, was die Entstehung von mikroskopisch kleinen Verschleißpartikeln ĂŒber Jahre hinweg minimiert. Die porenfreien Strukturen gewĂ€hrleisten eine metallische IntegritĂ€t ohne Defekte und lassen dennoch eine gewisse ElastizitĂ€t unter Arbeitsbelastung zu. In Verbindung mit der BiokompatibilitĂ€t und der hohen KorrosionsbestĂ€ndigkeit lassen sich mit Kobaltchrom F75-Pulver Implantate und GerĂ€te herstellen, die fĂŒr den dauerhaften Einsatz im Körper geeignet sind.

Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten

Die einzigartige Mischung aus mechanischen, physikalischen und biokompatiblen Eigenschaften, die auf die anspruchsvollen Umgebungsbedingungen des Körpers zugeschnitten sind, hat Kobalt-Chrom-F75-Pulver als Material der Wahl fĂŒr die additive Fertigung von Metallen in der OrthopĂ€die und Zahnmedizin etabliert:

OrthopÀdische Implantate

  • HĂŒftprothesen - OberschenkelschĂ€fte, HĂŒftpfannen, Liner
  • Knieprothesen - Oberschenkelkomponenten, Schienbeinschalen
  • WirbelsĂ€ulenfixierung - Pedikelschrauben, StĂ€be
  • Frakturplatten, Schrauben
  • Patientenspezifische Implantate

Zahnrestaurationen

  • Kronen und BrĂŒcken
  • Implantataufbauten
  • Herausnehmbare TeilprothesengerĂŒste
  • Modellguss

Kobaltchrom F75 ermöglicht die direkte Herstellung komplexer, passgenauer Implantate, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur schwer oder gar nicht hergestellt werden können. Durch den 3D-Druck entfĂ€llt die Notwendigkeit der maschinellen Bearbeitung von Kobaltchrom, die aufgrund seiner HĂ€rte Ă€ußerst schwierig ist. Außerdem ermöglicht es maßgeschneiderte Gitterstrukturen, um die FlexibilitĂ€t und das Einwachsen des Knochens in orthopĂ€dische GerĂ€te zu modulieren.

Die hohe BiokompatibilitĂ€t und KorrosionsbestĂ€ndigkeit minimiert langfristig das Risiko allergischer Reaktionen, wĂ€hrend die hohe Festigkeit und Steifigkeit fĂŒr eine Belastbarkeit sorgen, die fast der des natĂŒrlichen Knochens entspricht. Mit dem 3D-Druck ermöglicht Kobalt-Chrom F75 eine schnellere Genesung und verbesserte MobilitĂ€t fĂŒr Patienten.

Spezifikationen

OrthopĂ€dische Implantate und zahnmedizinische GerĂ€te aus Kobaltchrom mĂŒssen strenge behördliche Anforderungen an Sicherheit und Wirksamkeit erfĂŒllen. Daher mĂŒssen Kobaltchrom F75-Pulver und gedruckte Teile Spezifikationen erfĂŒllen, die die chemische Zusammensetzung, die Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften, die Maßhaltigkeit, die PorositĂ€tsgrenzen, die OberflĂ€chenbeschaffenheit, die Sauberkeit, die SterilisationsvertrĂ€glichkeit und vieles mehr umfassen.

Zu den wichtigsten Normen gehören:

Standard Organisation Umfang
ASTM F75 ASTM International Chemische Zusammensetzung; mechanische, physikalische und korrosive Leistungsanforderungen
ASTM F2924 ASTM International Standardspezifikation fĂŒr die additive Fertigung von Kobalt-Chrom-Legierungen
ISO 5832-4 Internationale Organisation fĂŒr Normung Zusammensetzung und Eigenschaftsgrenzen von Kobalt-Chrom-MolybdĂ€n-Legierungen in ImplantatqualitĂ€t

Diese Normen legen strenge Ober- und Untergrenzen fĂŒr metallische Spurenelemente und Verunreinigungen fest, um nachteilige biologische Reaktionen zu minimieren. Sie schreiben auch Mindesteigenschaftsanforderungen wie BruchzĂ€higkeit, Zugfestigkeit, HĂ€rtewerte, KorngrĂ¶ĂŸen, PorositĂ€tsgrade, OberflĂ€chenqualitĂ€t, Korrosionsratenkriterien und Maßgenauigkeitsklassen vor, um die klinische Sicherheit und die Wirksamkeit der Produkte zu gewĂ€hrleisten.

Sowohl das Ausgangsmaterial als auch die fertigen gedruckten Teile mĂŒssen vor der Einreichung von ZulassungsantrĂ€gen und der Kommerzialisierung durch strenge QualitĂ€tssicherungsprotokolle nach diesen Spezifikationen zertifiziert werden.

VerfĂŒgbare Besoldungsgruppen und Bezeichnungen

Im Rahmen der ASTM F75-Grenzwerte sind Kobalt-Chrom-Pulver in verschiedenen StandardqualitĂ€ten erhĂ€ltlich, die fĂŒr unterschiedliche 3D-Druckverfahren optimiert sind:

Klasse Druckertechnologie Spezifikationen
F75 Bindemittelausstoß Granulometrie nach F75; höherer Kohlenstoffgehalt
F761 Gezielte Energiedeposition Optimierte PartikelgrĂ¶ĂŸenverteilung fĂŒr Laser-/Elektronenstrahlverfahren
F799 Pulverbettfusion Kleinere PartikelgrĂ¶ĂŸe, ideal fĂŒr Laser-/Elektronenstrahlschmelzverfahren; niedrigere Kohlenstoffgrenze

Die unterschiedlichen GrĂ¶ĂŸenverteilungen, Formen, PorositĂ€ten und geringfĂŒgigen chemischen Anpassungen machen jede Sorte einzigartig kompatibel mit den gĂ€ngigen 3D-Druckverfahren, die zur Herstellung von orthopĂ€dischen und zahnmedizinischen GerĂ€ten verwendet werden.

In der Praxis bieten die meisten großen Hersteller von 3D-Metalldruckern eigene Varianten von Kobaltchrompulver an, die der F75-Chemie entsprechen, jedoch mit einer prĂ€zisen Partikeloptimierung, die auf die Anforderungen der jeweiligen Maschine abgestimmt ist.

Hauptlieferanten

Da es sich um ein spezielles Material fĂŒr regulierte Anwendungen im Gesundheitswesen handelt, wird Kobalt-Chrom-F75-Pulver nur von einer Handvoll angesehener Lieferanten mit umfassender Erfahrung mit medizinischen Legierungen und Pulvern hergestellt.

Preisgestaltung

Als hochentwickeltes Metallpulver, das speziell fĂŒr den 3D-Druck von biokompatiblen Endverbraucherkomponenten entwickelt wurde, ist Kobaltchrom F75 im Vergleich zu Industriemetallen relativ teuer.

Einige typische Preisbenchmarks von fĂŒhrenden Anbietern sind:

Pulversorte Preisspanne
Kobalt-Chrom F75 $100 - $150 pro kg
Kobalt-Chrom F763 $80 - $120 pro kg

Die Preise können je nach Art variieren:

  • Abnahmemengen - bei Großbestellungen von mehr als 25 kg werden Rabatte von bis zu 30% pro kg gewĂ€hrt.
  • QualitĂ€tsanforderungen - medizinische QualitĂ€ten mit hoher Konsistenz sind teurer
  • Branchensegmente - Preise fĂŒr Dentallabore unterscheiden sich von denen der Hersteller medizinischer GerĂ€te
  • Vertriebsnetze - geografische PrĂ€senz und Logistik beeinflussen die regionalen Preise

Im Allgemeinen reichen die Preise fĂŒr F75-Kobaltchrompulver von $100 bis $150 pro kg bei anerkannten Anbietern von medizinischem Material. Niedrigere Preise deuten in der Regel auf nicht regulierte QualitĂ€ten ohne strenge Chemie, Reinheit, Partikeloptimierung und QualitĂ€tskontrolle gemĂ€ĂŸ ASTM F75 hin.

Pro und Kontra

Kobaltchrom F75 bietet eine außergewöhnliche Kombination aus Festigkeit, BiokompatibilitĂ€t, KorrosionsbestĂ€ndigkeit und FertigungsflexibilitĂ€t fĂŒr orthopĂ€dische und zahnmedizinische Komponenten. Es gibt jedoch einige Überlegungen fĂŒr Ingenieure und Gesundheitsdienstleister:

Vorteile

  • Hochgradig biokompatibel und nicht allergen
  • Äußerst robust und verschleißfest
  • Ermöglicht das Einwachsen von Knochen fĂŒr eine stabile Implantatbefestigung
  • KorrosionsbestĂ€ndig, auch gegen Sterilisationsmittel
  • Ermöglicht komplexe Geometrien durch 3D-Druck
  • Reduziert invasive chirurgische Eingriffe
  • KĂŒrzere Genesungszeiten fĂŒr Patienten
  • Durch Patente geschĂŒtzte Technologie

BeschrÀnkungen

  • Hohe Materialdichte erhöht das Gewicht des Implantats
  • Begrenzte Reife und Erfahrung in der Lieferkette
  • Relativ teures Pulvermaterial
  • Erfordern eine spezielle Lagerung und Handhabung
  • Nachbearbeitung von Komponenten kann Eigenschaften verĂ€ndern
  • Langfristige klinische Daten noch in der Entwicklung

Vergleich mit Alternativen

Als Pionier unter den biokompatiblen Legierungen fĂŒr den 3D-Druck von tragenden Implantaten schneidet das Kobalt-Chrom-F75-Pulver im Vergleich zu Alternativen wie Edelstahl 316L und Titan Ti-6Al-4V hinsichtlich der Eigenschaften, die fĂŒr den klinischen Erfolg und das Wohlbefinden der Patienten entscheidend sind, gĂŒnstig ab:

Eigentum Kobalt-Chrom F75 Rostfreier Stahl 316L Titan Ti-6Al-4V
Mechanisch
Zugfestigkeit 130.000 psi 125.000 psi 130.000 psi
ElastizitÀtsmodul 30 Msi 28 Msi 16 Msi
Dehnung 8-15% 12-25% 7-16%
HĂ€rte 38-48 HRC 74-80 HRB 36 HRC
Physikalisch
Dichte 8,3 g/cm3 8,0 g/cm3 4,43 g/cm3
Leistung
BiokompatibilitĂ€t Ausgezeichnet MĂ€ĂŸig-gut Ausgezeichnet
KorrosionsbestÀndigkeit Hochgradig widerstandsfÀhig Empfindlich WiderstandsfÀhig
Osseointegration Ermöglicht das Einwachsen von Knochen Begrenztes Knochenbonding FÀhigkeit, Knochen zu binden
SterilisationskompatibilitÀt Alle Methoden Korrodiert mit einigen Besser als Edelstahl
Kosten
Relative Kosten des Pulvers Hoch Niedrig MĂ€ĂŸig
Schwierigkeit der Bearbeitung Herausfordernd Einfach MĂ€ĂŸig

Dank der hohen KorrosionsbestĂ€ndigkeit, die die Freisetzung von Metallionen minimiert, vermeiden die mit Kobaltchrom F75 bedruckten Implantate langfristige Sensibilisierungsprobleme, wie sie bei rostfreiem Stahl auftreten. Die Möglichkeit des Knochenwachstums sorgt fĂŒr eine bessere StabilitĂ€t und verhindert die Abschirmung von Spannungen, die bei steifen, leichten Titankomponenten mit der Zeit auftreten. Trotz höherer Materialkosten werden die Kosten fĂŒr Revisionsoperationen gesenkt, so dass das Implantat langfristig wirtschaftlich ist.

FAQs

F: Ist Kobaltchrom F75-Pulver fĂŒr die Verwendung in medizinischen Implantaten und zahnmedizinischen GerĂ€ten sicher?

A: Ja, Kobaltchrom F75 erfĂŒllt alle wichtigen internationalen Normen fĂŒr Zusammensetzung, Reinheit, Mikrostruktur, Korrosionsrate, Verschleißverhalten und biologische Reaktion, die speziell fĂŒr einen lĂ€ngeren Kontakt mit KörperflĂŒssigkeiten und Knochenintegration erforderlich sind. Mehr als 40 Jahre klinische Erfahrung mit außergewöhnlicher BiokompatibilitĂ€t machen es zu einem bewĂ€hrten Material fĂŒr orthopĂ€dische und zahnmedizinische Fachbereiche.

F: Erfordert Kobaltchrom F75-Pulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Lagerung oder Handhabung?

A: Kobaltchrom-Pulver sollten in ihren OriginalbehĂ€ltern versiegelt und vor Feuchtigkeit geschĂŒtzt gelagert werden, um Oxidation zu vermeiden. Beim Umgang mit den Pulvern sollte eine geeignete persönliche SchutzausrĂŒstung wie Staubmasken, Handschuhe und Kittel getragen werden, um die Kontamination wĂ€hrend der Nachbearbeitung zu minimieren.

F: Welche GrĂ¶ĂŸen von Implantaten und Restaurationen können mit Kobalt-Chrom-F75-Pulver 3D-gedruckt werden?

A: Bauteile aus F75-Kobaltchrom, die von relativ kleinen einzelnen Zahnkronen bis hin zu großen orthopĂ€dischen Implantaten mit komplexen porösen Strukturen reichen, wurden erfolgreich gedruckt. Die GrĂ¶ĂŸe der Teile wird nur durch die individuellen technischen Möglichkeiten des Druckers wie Bauvolumen, Laserleistung usw. begrenzt.

F: Kann Kobaltchrom F75-Pulver nach dem 3D-Druck wiederverwendet werden?

A: Die Wiederverwendung von Pulver zwischen den Builds wird fĂŒr orthopĂ€dische oder zahnmedizinische Produkte, die den behördlichen Spezifikationen entsprechen, generell nicht empfohlen. Spuren von AufbaurĂŒckstĂ€nden oder Verunreinigungen beeintrĂ€chtigen die QualitĂ€t des Pulvers und die GewĂ€hrleistung der RĂŒckverfolgbarkeit. Das Recycling von Kobalt-Chrom-Pulvern, die speziell fĂŒr medizinische Anwendungen bestimmt sind, stellt ebenfalls eine Herausforderung dar und erfordert eine umfangreiche Wiederaufbereitung.

F: Kann man mit Kobaltchrom F75-Pulver Zahnkronen und Implantate herstellen, die der natĂŒrlichen Zahnfarbe entsprechen?

A: In seinem rohen, gedruckten Zustand hat Kobaltchrom F75 eine deutlich silbrig glĂ€nzende, metallische Farbe, die sich von der weißen Farbe der natĂŒrlichen ZĂ€hne unterscheidet. Dentallabore beschichten jedoch hĂ€ufig 3D-gedruckte Unterstrukturen mit Dentalkeramikschichten, um eine hervorragende Farbanpassung und Ästhetik fĂŒr sichtbare Restaurationen wie Kronen zu erreichen.

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