Was versteht man unter Nitinol?

Die erste Beobachtung eines Formgedächtniseffekts machte A. Ölander in den frühen 1930er Jahren an einer AuCd-Legierung, welche zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht erklärt werden konnte. Erst im Jahr 1963 wurde die intensive Forschung an Formgedächtnislegierungen durch eine Zufallsentdeckung bei der Forschung an Hitzeschilden ausgelöst. Die Formgedächtnislegierungen auf Basis von Nickel und Titan mit der bisher höchsten technologischen Bedeutung haben aufgrund dieser Entdeckung am Naval Ordnance Laboratory (Maryland, USA) heute den Handelsnamen Nitinol. Bis heute ist das größte Einsatzgebiet von Nitinol die Medizintechnik. Vor wenigen Jahren waren ca. 90% der NiTi-Anwendungen dort zu finden. Hier wurde der kardiologische Stent als erstes Großserienprodukt produziert. Aufgrund seines pseudoelastischen Materialverhaltens lässt er sich durch einen Mikrokatheter führen. Beim Austritt aus dem Katheter in einer Arterie nimmt er seine Ursprungsform wieder an, kann das Gefäß so offen halten und einen erneuten Verschluss verhindern. Diese Behandlungsmethode kommt z.B. bei Arteriosklerose, einer Arterienverkalkung, zum Einsatz. Weitere Anwendungsfelder von Nitinol findet man in der Dentalindustrie (z.B. Wurzelkanalfeile) der Chirurgie (chirurgische Werkzeuge) oder in der Orthopädie (Orthesen).

Verunreinigungen in der Nitinol-Herstellung

Geringste Verunreinigungen können die Herstellung von Nitinol-Legierungen negativ beeinflussen. Durch besondere Schmelz- und Verarbeitungsverfahren können diese Einschlussgrößen heute jedoch deutlich reduziert werden. Zur Beurteilung der Reinheit von Nitinol in Bezug auf industrielle angewandte Herstellungsverfahren ist die fachwissenschaftliche Veröffentlichung von Scott Robertson et al. aus dem Jahr 2015 eine wichtige Referenz im Nitinol-Markt (Scott W. Robertson, Maximilien Launey, Oren Shelley, Ich Ong, Lot Vien, Karthike Senthilnathan, Payman Saffari , Scott Schlegel, Alan R. Pelton, JMBBM 2015 p119-131). Eindrucksvoll zeigt Robertson die Rolle von Einschlüssen bei der Beurteilung der funktionalen Ermüdung von Nitinol auf. Kleinere und größere Einschlüsse sowie eine geringere Anzahl haben bei superelastischen Drähten und Rohren aus Nitinol einen großen statistischen Einfluss auf das Ermüdungsverhalten. Andere Veröffentlichungen belegen den positiven Effekt kleinerer Ausscheidungen auf das Korrosionsverhalten (Harshad M. Paranjape ∗, Bill Ng , Ich Ong , Lot Vien , Christopher Huntley ; Scripta Mat 2020 p442-446). Ihr ebenfalls positiver Einfluss auf das Ermüdungsverhalten ist auch wissenschaftlich dokumentiert (nachgewiesen am Beispiel von bei Stents, Fan Sun, Laurence Jordan, Valérie Albin, Virginie Lair, Armelle Ringuedé, and Frédéric Prima, ASSODF 2020 p3073-3079). Spannende Einblicke zu dem Thema erhalten Sie in unserem Insight Talk zum Thema Medizintechnik.

 

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