Verfahren zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von Osteosyntheseplatten

Zusammenfassung

Für Osteosynthesen werden seit Jahren metallische Implantate erfolgreich eingesetzt. Dabei treten jedoch immer wieder Implantatbrüche auf, die in den meisten Fällen eine Reosteosynthese zur Folge haben. Als Ursache für das vorzeitige Versagen wird in der Literatur eine unzulässig hohe mechanische Beanspruchung der Osteosyntheseplatten angeführt. Diese Beanspruchung tritt überwiegend als Biegewechselbelastung auf und führt dann zu Ermüdungsbrüchen. In der technischen Praxis werden nun seit Jahren Kugelstrahlen und Bohrungsaufweiten erfolgreich zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit dynamisch beanspruchter Bauteile angewendet. Es lag nahe, die Auswirkungen dieser Bearbeitungsverfahren auch auf das Ermüdungsverhalten von Implantaten zu untersuchen. Dazu wurden Biegewechselversuche an Platten im Anlieferzustand, nach Bohrungsaufweiten und nach definierter Kugelstrahlbehandlung zur Aufnahme statistisch abgesicherter Wöhlerkurven durchgeführt. Die dauerfest ertragene Biegemomentenamplitude bohrungsaufgeweiteter Platten verbesserte sich dabei gegenüber dem Anlieferzustand um 37%. Durch Kugelstrahlen konnte diese Kenngröße sogar um 111% gesteigert werden.

Abstract

For years metal implants are used for osteosynteses with good success. But there have been always fractures of implants, which need reosteosynteses in most cases. In publications an inadmissible high mechanical stress in the implants is reponsible for the early failure. This stress is preponderant a reversed bending stress and leads then to fatigue fracture. In the technical practice shot peening and coining are used with success to improve the fatigue behaviour of dynamic stressed parts. It was obvious to research the effect of this treatments on the fatigue behaviour of implants too. Therefore reversed bending experiments of implants were carried out in the original state, after coining and after definite shot peening to obtain statistical calculated S-N-curves. The reversed bending amplitude without fracture of the coining implants increased 37% in opposition to original state. After shot peening this value even increased 111%.