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Axial- und Torsionsprüfung von Knochenschrauben nach ASTM F543
Knochenschrauben werden bei chirurgischen Verfahren zur Sicherung von Implantaten, Osteosynthese-Vorrichtungen oder Frakturfixationsplatten im Skelettsystem eingesetzt. Im normalen klinischen Einsatz werden durch den Chirurgen bei der Implantation kombinierte Axial- und Torsionskräfte in die Knochenschraube eingeleitet. Zur Bestimmung verschiedener mechanischer Eigenschaften werden von Herstellern und Wissenschaftlern im Rahmen der Analyser neuer Werkstoffe und Ausführungsformen unterschiedliche Prüfungen an Knochenschrauben durchgeführt.
Die ASTM F543-07 Test A4 “Test Method for Determining the Self-Tapping Performance of Self-Tapping Medical Bone Screws” spezifiziert ein Verfahren zur Untersuchung der Axialkraft, die erforderlich ist, um eine selbstschneidende Knochenschraube in ein Standard-Labormaterial einzudrehen. Das Verfahren gilt zwar im klinischen Einsatz als relativ einfach, jedoch erfordert die Reproduktion des Verfahrens in Vitro aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Rotations- und der Längsachse einer Prüfmaschine einen relativ komplexen Bewegungsablauf. Bei dieser Prüfung muss eine kontinuierliche Drehgeschwindigkeit von 30 Umdrehungen pro Minute aufrechterhalten werden, während die Axialkraft während des Eindrehvorgangs mit einer Geschwindigkeit von 2 N/s erhöht wird. Ziel der Prüfung ist die Aufzeichnung des Drehmomentprofils beim Eindrehen der Knochenschraube in das Material und beim anschließenden Ausdrehen.
Die Prüfmaschine ElectroPuls™ E10000 Linear-Torsion ist ein elektromechanisches Prüfsystem, das mit einem einzigartigen Linear- und Torsionsantrieb ausgestattet ist, mit dem synchronisierte lineare und Torsionsbelastungen mit mehreren Umdrehungen erzeugt werden können, und das sich deshalb hervorragend für die Prüfung solcher selbstschneidenden Knochenschrauben eignet. Der kombinierte Antrieb ist in der oben liegenden Traverse der Maschine angeordnet - dadurch bleibt der Unterbau frei für die Montage des biaxialen Dynacell™-Kraftaufnehmers und der Vorrichtungen für die Einspannung des Materials und der Knochenschraube.
Die Steuerung des Prüfsystems erfolgt mit Hilfe der dynamischen Prüfsoftware WaveMatrix™. Die Software ermöglicht ein einfaches Einrichten der mehraxialen Prüfungen als Folge von Schritten sowie die Anzeige der Ergebnisse während der Prüfung. Zur Befestigung des Materials am biaxialen Kraftaufnehmer dient eine spezielle Vorrichtung; für die Bohrwerkzeuge wird ein Bohrfutter verwendet.
Das Prüfsystem ElectroPuls E10000 Linear-Torsion bietet außerdem die Möglichkeit der Durchführung anderer Prüfungen im Rahmen der ASTM F543, die ebenfalls im Bereich Prüflösungen unserer Website beschrieben sind.
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The ElectroPulsTM E10000 Linear-Torsion is a state-of-the-art, all-electric test instrument designed for dynamic and static testing on a wide range of materials and components. It includes Instron® advanced digital control electronics, bi-axial DynacellTM load cell, Console software, and the very latest in testing technology – hassle-free tuning based on specimen stiffness, electrically operated crosshead lifts, a T-slot table for flexible test set ups and a host of other user-orientated features. Powered from a single-phase supply it requires no additional utilities for basic machine operation (for example, pneumatic air, hydraulics, or water).
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