Werkstoffe

Der Werkstoff entscheidet
mehr als die Zeichnung.

Im Mikromaßstab kann die Schwindungsstreuung eines Kunststoffs einen Großteil der Toleranz aufbrauchen, bevor der Prozess überhaupt etwas bewirkt hat, und die Steifigkeit eines Metalls entscheidet über den letzten Mikrometer einer dünnen Wand. Dies sind die Werkstoffe, die wir verarbeiten, verglichen nach dem Verhalten, auf das es bei einem kleinen Teil ankommt.

12 Werkstoffe angezeigt

Dies sind Normen, nach denen der Hersteller die Werkstoffsorte prüft oder liefert. Sie beschreiben den Kunststoff oder das Stangenmaterial, nicht ein fertiges Teil — ob ein Teil für den Patientenkontakt qualifiziert wird, entscheidet der Verantwortliche für das Medizinprodukt im Rahmen seines eigenen Qualitätsmanagementsystems.

Spritzgegossene Kunststoffe

PEEK

Hochtemperatur · biokompatibel

Polyetheretherketon ist der Goldstandard unter den strukturellen Thermoplasten für implantierbare und sterilisierbare Produkte. Es behält seine Festigkeit bei Dauergebrauchstemperaturen über 250 °C und widersteht aggressiven chemischen Sterilisationsmitteln.

Gängige Typen
Victrex 450G, 150CA30
Thermisch
Tg 143 °C · Tm 343 °C

Wesentliche Eigenschaften

  • Dauergebrauchstemperatur bis 260 °C
  • Zugfestigkeit 100 MPa ungefüllt
  • Chemische Beständigkeit gegen die meisten Sterilisationsmittel
  • Strahlendurchlässig — MRT-/röntgentransparent
  • Geringe Feuchtigkeitsaufnahme < 0,5%

Zertifizierungen

  • ISO 10993 Biokompatibilität
  • USP Class VI
  • ASTM F2026 Implantatqualität

Verfahren Mikrospritzguss

Gewählt für
Hitze-, Sterilisations- und Chemikalienbeständigkeit in einem Strukturbauteil.
Was er nicht verzeiht
Die Werkzeugtemperatur bestimmt Kristallinität und Schwindung; gefüllte Typen schwinden quer zur Fließrichtung anders.

PEEK im DetailEnglisch

LCP

Dünnwandig · Mikrofließen

Flüssigkristallpolymer besitzt die niedrigste Schmelzeviskosität aller strukturellen Thermoplaste und ermöglicht damit Wandstärken unter 0,1 mm im Mikrospritzguss. Die Maßhaltigkeit nach dem Spritzgießen ist außergewöhnlich — die lineare Schwindung ist in Fließrichtung nahezu null.

Gängige Typen
Vectra E130i, Sumikasuper E6000
Thermisch
HDT 240 °C

Wesentliche Eigenschaften

  • Wandstärken bis < 0,08 mm erreichbar
  • Nahezu keine anisotrope Schwindung
  • Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient < 5 ppm/°C (gefüllte Typen)
  • Geringe Ausgasung — für den Vakuumeinsatz geeignet
  • Inhärente Flammwidrigkeit UL94 V-0

Zertifizierungen

  • UL94 V-0
  • RoHS-konform

Verfahren Mikrospritzguss

Gewählt für
Wände, die dünner sind, als andere Kunststoffe sie füllen.
Was er nicht verzeiht
Schwache Bindenähte und nahezu keine Schwindung in Fließrichtung, quer dazu aber schon.

LCP und COC im DetailEnglisch

COC

Optisch · geringe extrahierbare Bestandteile

Cyclo-Olefin-Copolymer verbindet glasähnliche optische Klarheit mit äußerst geringen extrahierbaren und auslaugbaren Bestandteilen und ist damit das bevorzugte Substrat für mikrofluidische Diagnostik, Kartuschen zur Medikamentenabgabe und Lab-on-Chip-Produkte.

Gängige Typen
Topas 5013, 6013
Thermisch
Tg 135 °C

Wesentliche Eigenschaften

  • Transmission > 92% über das sichtbare Spektrum
  • Äußerst geringe extrahierbare und auslaugbare Bestandteile
  • Nahezu keine Doppelbrechung für optische Polarimetrie
  • Wasseraufnahme < 0,01%
  • Kompatibel mit UV-Klebung und Laserschweißen

Zertifizierungen

  • USP Class VI
  • ISO 10993-5
  • Unterstützung über FDA Drug Master File

Verfahren Mikrospritzguss

Gewählt für
Klare, trockene Teile mit wenig extrahierbaren Stoffen: Mikrofluidik, Diagnostik, Optik.
Was er nicht verzeiht
Fließlinien und Spannungen zeigen sich als Doppelbrechung; die Oberfläche der Kavität ist die Oberfläche des Teils.

LCP und COC im DetailEnglisch

Ultem (PEI)

Flammschutzklassifiziert · autoklavierbar

Polyetherimid bietet eine seltene Kombination aus Dauergebrauchstemperatur, inhärenter Flammwidrigkeit ohne Additive und Autoklavierbarkeit — und ist damit die Standardwahl für wiederverwendbare Griffe und Gehäuse chirurgischer Instrumente.

Gängige Typen
1010, 2300
Thermisch
HDT 200 °C

Wesentliche Eigenschaften

  • Dauergebrauchstemperatur bis 170 °C
  • Inhärent UL94 V-0 ohne Flammschutzadditive
  • 1000+ Autoklavzyklen nachgewiesen
  • Zugfestigkeit 105 MPa
  • Transparent im Naturtyp

Zertifizierungen

  • UL94 V-0
  • USP Class VI
  • ISO-10993-konforme Typen

Verfahren Mikrospritzguss

Gewählt für
Maßhaltigkeit, Brandschutzeinstufung und wiederholtes Autoklavieren.
Was er nicht verzeiht
Kerbempfindlichkeit und eingeformte Spannungen — die Ecken, nicht die Toleranzen.

Ultem im DetailEnglisch

PC

Transparent · schlagzäh

Polycarbonat ist der Arbeitsthermoplast für optische und strukturelle Anwendungen: Gerätegehäuse, Sichtfenster und transparente Einhausungen. Zähigkeit und Transparenz machen es zur ersten Wahl für chirurgische Einhausungen und die Körper von Diagnostikkartuschen.

Gängige Typen
Makrolon Rx2440
Thermisch
HDT 135 °C

Wesentliche Eigenschaften

  • Höchste Schlagzähigkeit unter den Standardkunststoffen
  • Optische Transmission > 88%
  • Einsatztemperatur bis 120 °C
  • Ausgezeichnete Maßhaltigkeit
  • Breites Farb- und Deckkraftspektrum

Zertifizierungen

  • USP-Class-VI-Typen verfügbar
  • ISO-10993-konforme Typen

Verfahren Mikrospritzguss

ABS

Universell · Prototyp

ABS bietet hervorragende Verarbeitbarkeit und Oberflächengüte für nicht implantierbare Gerätekomponenten, Gehäuse und Prototypenserien.

Wesentliche Eigenschaften

  • Einfache Verarbeitung, breites Spritzgussfenster
  • Gute Oberflächengüte, lackierbar
  • Einsatztemperatur bis 80 °C
  • Breite Farbpalette verfügbar

Zertifizierungen

  • UL94 HB im Standard; V-0-Typen verfügbar

Verfahren Mikrospritzguss

PPSU

Dampfsterilisierbar · FDA-gelistet

Polyphenylsulfon bietet innerhalb der Polysulfon-Familie die höchste Beständigkeit gegen Dampf- und Chemikaliensterilisation und trägt aggressive Aufbereitungsprotokolle im Krankenhaus. Sein bernsteinfarben-transparentes Erscheinungsbild ist an wiederverwendbaren Komponenten von Operationssieben wiedererkennbar.

Gängige Typen
Radel R-5500
Thermisch
HDT 207 °C

Wesentliche Eigenschaften

  • Übersteht 1000+ Dampfsterilisationszyklen
  • Beständig gegen aggressive Krankenhausdesinfektionsmittel
  • Einsatztemperatur bis 180 °C (kurzzeitig)
  • Inhärente Hydrolysebeständigkeit
  • Transluzent bernsteinfarben im Naturton

Zertifizierungen

  • FDA-gelistet für Lebensmittelkontakt
  • USP Class VI
  • ISO-10993-konform

Verfahren Mikrospritzguss

Zerspante Metalle

316L SS

Korrosionsbeständig · Implantatqualität

Edelstahl 316L ist das am weitesten verbreitete Metall in der Medizinproduktefertigung. Der niedrige Kohlenstoffgehalt minimiert die Sensibilisierung, und die Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltigen Körperflüssigkeiten macht ihn zum Standard für Instrumente und Implantate.

Wesentliche Eigenschaften

  • Zugfestigkeit 485 MPa (geglüht)
  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in Körperflüssigkeiten
  • Unmagnetisch im geglühten Zustand
  • Gute Zerspanbarkeit für Fräsen und Schleifen
  • Niedriger Kohlenstoffgehalt < 0,03% verhindert Sensibilisierung

Zertifizierungen

  • ASTM F138 Implantatqualität
  • ISO 5832-1
  • ASTM A276

Verfahren 5-Achs-Mikrofräsen · Umspritzen von Einlegeteilen

Gewählt für
Korrosionsbeständigkeit (316L) oder Festigkeit (17-4 PH).
Was er nicht verzeiht
Verfestigt sich bei leichtem Schnitt; bildet Grate, statt zu brechen.

Edelstahl im DetailEnglisch

17-4 PH SS

Ausscheidungsgehärtet · hochfest

17-4 PH ist ein ausscheidungshärtender Edelstahl, der nach H900-Auslagerung die 2-fache Streckgrenze von 316L erreicht. Er wird für chirurgische Schneidwerkzeuge, Federn und strukturelle Implantatkomponenten eingesetzt, bei denen höhere mechanische Lasten eine nichtrostende Legierung erfordern.

Wesentliche Eigenschaften

  • Streckgrenze bis 1170 MPa (Zustand H900)
  • Härte bis 44 HRC
  • Gute Korrosionsbeständigkeit (geringer als 316L)
  • Magnetisch nach der Auslagerung
  • Ausgezeichnet erreichbare Oberflächengüte

Zertifizierungen

  • ASTM A564
  • AMS 5643
  • ISO 5832-9 äquivalent

Verfahren 5-Achs-Mikrofräsen · Flachschleifen

Edelstahl im DetailEnglisch

Ti-6Al-4V

Biokompatibel · leicht

Ti-6Al-4V (Grade 5/23) ist die am häufigsten implantierte strukturelle Metalllegierung. Die Kombination aus spezifischer Festigkeit, Osseointegrationsfähigkeit und MRT-Verträglichkeit macht sie zum Standard für orthopädische und spinale Implantate.

Wesentliche Eigenschaften

  • Dichte 4,43 g/cm³ — 43% leichter als Stahl
  • Zugfestigkeit 950 MPa (Grade 5)
  • Osseointegrationsfähigkeit bei Knochenkontakt
  • Bedingt MR-sicher (MR conditional) — geringe magnetische Suszeptibilität
  • Ausgezeichnete Dauerfestigkeit

Zertifizierungen

  • ASTM F136 Implantatqualität (ELI)
  • ISO 5832-3
  • AMS 4928

Verfahren 5-Achs-Mikrofräsen

Gewählt für
Festigkeit pro Gramm; Implantate und Instrumente.
Was er nicht verzeiht
Die Wärme bleibt an der Schneide, und die geringe Steifigkeit lässt dünne Wände zurückfedern.

Titan im DetailEnglisch

W-Carbide

Verschleißwerkzeuge · hartfräsbar

Hartmetall auf Wolframcarbidbasis wird dort eingesetzt, wo extreme Verschleißfestigkeit und Steifigkeit gefordert sind — Schneiden chirurgischer Fräser, Werkzeugkerne für abrasive Kunststoffe und Präzisionslehren. Hartfräsen auf der GRA100 und Flachschleifen sind die primären hausinternen Abtragsverfahren.

Wesentliche Eigenschaften

  • Härte 1400–1800 HV (typabhängig)
  • Elastizitätsmodul 550–700 GPa (3× Stahl)
  • Druckfestigkeit > 4000 MPa
  • Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient 5–7 ppm/°C
  • Hartfräsen und Flachschleifen als primäre Bearbeitungsverfahren

Zertifizierungen

  • ASTM B406
  • ISO-513-Klassifizierung

Verfahren 5-Achs-Mikrofräsen · Flachschleifen

Inconel 625/718

Hochtemperatur · korrosionsbeständig

Inconel-Nickelbasis-Superlegierungen behalten ihre Festigkeit bei Temperaturen, bei denen Edelstahl und Titan erweichen. Sie werden für Komponenten in Flugzeug-Kraftstoffsystemen, Hochtemperatursensoren und chirurgische Instrumente in der Elektrochirurgie oder in Laserumgebungen spezifiziert.

Wesentliche Eigenschaften

  • Einsatztemperatur bis 980 °C (625) / 700 °C (718)
  • Hervorragende Oxidations- und Heißkorrosionsbeständigkeit
  • Zugfestigkeit 830 MPa (625 geglüht)
  • Unmagnetisch
  • Anspruchsvoll zu zerspanen — rascher Werkzeugverschleiß

Zertifizierungen

  • AMS 5666 (625)
  • AMS 5662 (718)
  • ASTM B443 / B637

Verfahren 5-Achs-Mikrofräsen

Die Wahl zwischen ihnen

Muss das Teil Hitze, Sterilisation oder Chemikalien überstehen?

PEEK für die höchsten Anforderungen, Ultem und PPSU, wo amorphe Stabilität wichtiger ist als höchste Chemikalienbeständigkeit.

Sind die Wände dünner, als der Kunststoff sie füllen will?

LCP. Kein anderer Kunststoff fließt so weit in einen so dünnen Querschnitt — um den Preis schwacher Bindenähte.

Muss es klar sein oder ein Fluid führen?

COC für Optik und Fluidpfade, PC, wo Klarheit zählt und die chemische Belastung milder ist.

Muss ein Maß quer zur Fließrichtung halten?

Ein amorpher, ungefüllter Kunststoff. Gefüllte Typen und LCP schwinden quer zur Fließrichtung anders als in Fließrichtung.

Muss es Metall sein?

Titan für Festigkeit pro Gramm, 316L für Korrosionsbeständigkeit, 17-4 PH für Festigkeit bei Edelstahl.

Haben Sie ein Teil aus einem dieser Werkstoffe?

Senden Sie die Zeichnung mit der Werkstoffsorte und den Maßen, auf die es ankommt.

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Wie viel einer Toleranz die Schwindung eines Kunststoffs allein aufbraucht, zeigt der Schwindungsrechner.Englisch