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2 Problemstellungen Den besonderen mechanischen Merkmalen und der Biokompatibilität von NiTi-FGL ist es zu verdanken, dass die Anzahl der Anwendungen für diesen Werkstoff besonders in der Medizintechnik in den letzten Jahren stark angestiegen ist (z.B. Stents, Implantate, Prothesen). Die Formeinprägung („shape setting“) bei NiTi-FGL beruht auf einem geeigneten Wärmebehandlungsprozess, bei dem das Halbzeug unter äußerem Zwang gehalten wird. Bei diesem Prozess relaxieren die hohen inneren Spannungen durch Kriechprozesse im Werkstoff. Dabei sind sowohl definierte Wärmebehandlungstemperaturen als auch Abkühlprozesse notwendig, um die gewünschten Eigenschaften der FGL zu erreichen bzw. beizubehalten. Auf Grund der bei der Abkühlung entstehenden spröden intermetallischen Phasen kann eine Vielzahl der Formgedächtnislegierungen über Schmelzschweißverfahren nicht prozesssicher gefügt werden. Deshalb werden heutzutage im Normalfall Klemmen, Nieten und/oder Crimpen als Fügeverfahren angewendet. Die Kenntnisse über das NiTi-Schweißen begrenzen sich in einem engen Verfahrensbereich, in dem die Einflüsse auf die NiTi-Eigenschaften bis heute noch nicht klargestellt sind. Bisherige Untersuchungen auf dem Gebiet ergaben sowohl Einschränkungen in den erreichbaren Festigkeiten, als auch Probleme beim Erarbeiten eines geeigneten Prozessfensters. Die bis heute unterschiedlichsten Ergebnisse der Arbeiten über das Schweißen von NiTi mit NiTi, als auch von NiTi mit artfremden Werkstoffen zeigen, dass es sich weiterhin um eine anspruchsvolle Aufgabe handelt, qualitativ hochwertige Schweißverbindungen mit NiTi herzustellen. Eingesetzte Verbindungstechnologien wie Nieten, Klemmen oder Kleben können nicht alle Anforderungen erfüllen. Verwendbare Ergebnisse wurden mit Reib-, Widerstandund Laserschweißen erzielt. Obwohl die mit Widerstand- und Reibschweißen hergestellten Verbindungen höhere Festigkeiten zeigten, hat sich die Lasertechnik beim Fügen von NiTi aufgrund der besseren Handhabung, der gut fokussierbaren Energiequellen, des geringen Bauraums sowie der spaltfreien Verbindung durchgesetzt. Mit der Laserstrahlung sind feinste Strukturen zu fügen, zudem hat das Laserstrahlschweißen aufgrund der schmalen Schweißnähte nur einen lokal sehr begrenzten Einfluss auf das Grundwerkstoffgefüge, damit ist eine Änderung des Formgedächtniseffektes während des Prozesses nur lokal zu erwarten. Alle diese Vorteile tragen dazu bei, dass sich das Laserstrahlschweißen gegenüber den konventionellen Schmelzschweißverfahren als das flexibelste und insbesondere für die Medizintechnik geeignetste innovative Verfahren etabliert hat. Um das Potential von NiTi-FGL weitergehend auszunutzen und deren Anwendungsspektren zu erweitern, fokussieren die aktuellen Aufgabenstellungen aus dem medizintechnischen und medizinischen Umfeld auf die stoffschlüssige Anbindung von NiTi an artfremde Werkstoffe. Bei artfremden Verbindungen, wie z.B. Nitinol mit Ta sollen vor allem die Röntgensichtbarkeit von Implantaten durch das Ta verbessert werden. Hierzu werden meistens Ta-Kugeln auf ein Implantat aus NiTi-FGL geschweißt. Durch die verbesserte Röntgensichtbarkeit können die im Körper platzierten Stents sicherer und schneller lokalisiert werden. In der Literatur wurde bereits über die Röntgensichtbarkeit des Tantals in verschiedenen Verfahren berichtet. Hier wurden jedoch weder das Gefüge (Mikrostruktur) noch der Entstehungsmechanismus von intermetallischen Phasen bei den Mischverbindungen NiTi/Ta ausreichend untersucht. Das Fügen von NiTi mit Ta mittels Schmelzschweißverfahren stellt aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften eine Herausforderung dar. Dabei haben insbesondere thermisch-physikalische Eigenschaften, die Gitterstruktur sowie das Materialverhalten bei der 8
Aufschmelzung und Erstarrung großen Einfluss auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften der Verbindungen. Die NiTi/Stahl-Werkstoffkombination stellt sich bei der Verbindung mittels Schmelzschweißverfahren aufgrund der Bildung von äußerst spröden intermetallischen Phasen aus den Legierungsbestandteilen Ti und Fe als schwierig handzuhabend dar. Die Anforderungen an die medizintechnischen Produkte sind aber höchst anspruchsvoll und daher müssen die jeweiligen Verbindungen spezifische Eigenschaften aufweisen, um den erfolgreichen Einsatz z.B. im Rahmen von Behandlungsinstrumenten zu gewährleisten. Als sicheres und schon verbreitetes Verfahren bietet sich in diesem Zusammenhang das Schweißen mittels im Puls modulierbarem Laser an. Prozessflexibilität und Maßhaltigkeit der Laserstrahlquelle haben dabei einen erheblichen Einfluss. Unter der Beachtung von wirtschaftlichen und qualitätstechnischen Merkmalen ist die Verwendung einer Laserstrahlquelle unabdingbar. 9
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Seite 4 und 5: Bibliografische Information der Deu
Seite 6 und 7: 8.2.3.2 Zug- und Biegeprüfung ....

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