Verarbeitung medizinischer Nitinoldrähte und -schläuche für medizinische Geräte

Nov 17, 2023

15. August 2023 Von Jim Hammerand

Durch die medizinische Nitinolverarbeitung werden Nitinolstäbe in Röhren umgewandelt, die geschnitten werden können, um Stents wie diesen herzustellen – einer komprimiert und der andere expandiert. [Foto von Zarathustra über Adobe Stock]

Wir haben zuvor den Weg von Nitinol von der Erdkruste über Hochtemperatur-Schmelztiegel und Schmiedevorgänge zur Herstellung von Nitinol-Barren und dann kleineren, besser bearbeitbaren Formen wie Stäben und Platten behandelt.

Doch die Umwandlung in Drähte, Spulen, Rohre und Bleche kann aufgrund der gleichen superelastischen Eigenschaften und Formgedächtniseigenschaften, die Nitinol für eine Vielzahl fortschrittlicher medizintechnischer Anwendungen so attraktiv machen, eine Herausforderung sein.

Um Nitinoldraht herzustellen, zieht ein Verarbeiter geschmierten Nitinolstab durch diamantbeschichtete Ziehmatrizen, um das Material zu verlängern und seinen Durchmesser auf die gewünschte Größe zu reduzieren. Nitinol-Spulen werden auf die gleiche Weise hergestellt, jedoch zu einem langen durchgehenden Draht aufgewickelt, anstatt ihn in kürzere Drahtlängen zu schneiden.

MicroVentions Woven EndoBridge (WEB)-Aneurysma-Embolisierungssystem [Bild mit freundlicher Genehmigung von MicroVention]

Beim Glühen handelt es sich um einen Erwärmungs- und Abkühlungsprozess vor und nach den Durchgängen, um innere Spannungen im Nitinol zu beseitigen, die später zu Geräteermüdung oder Haltbarkeitsproblemen führen könnten. Durch das Nitinol-Glühen wird die Temperatur des Metalls auf 600–800 °C erhöht und zwischen den Durchgängen für eine gewisse Behandlungszeit auf dieser Temperatur gehalten.

Nitinoldraht kann auf einen Durchmesser gezogen werden, der dünner als ein menschliches Haar ist. Eine solche Reduzierung erfordert Hunderte von Ziehdurchgängen, was zu einem ultrafeinen Draht führt. Dutzende dieser Drähte könnten zusammengeflochten werden, um beispielsweise Katheter zu verstärken, oder gewebt werden, um einen Netzkorb für die Embolisation bei Aneurysma-Patienten zu schaffen.

Nitinol-Röhrchen können für Katheter, Führungsdrähte, Stents und Nadeln verwendet werden.

Um ein Nitinol-Rohr herzustellen, nimmt ein Verarbeiter eine Stange und einen Tieflochbohrer, um in der Mitte einen Hohlraum zu formen. Bei diesem Tieflochbohrverfahren – benannt nach den Tieflochbohrern, mit denen der Lauf einer Waffe geformt wird – entsteht ein dickwandiger Rohrhohlraum.

Dieser Hohlraum durchläuft dann mehrere Ziehschritte mit Matrizen, um den Hohlraum zu strecken und ein Rohr zu formen. Ein Dorn im Inneren des Rohrs behält den Innendurchmesser bei, während der Dehnungsprozess den Außendurchmesser und die Rohrdicke auf die gewünschten Abmessungen reduziert.

Das Jaws-Nitinol-Klammersystem von Paragon 28 [Bild mit freundlicher Genehmigung von Paragon 28]

Diese Platten durchlaufen Walzwerke, wo hydraulische Pressen mit gehärteten Stahlwalzen die Platten zusammenpressen und sie immer dünner machen, bis sie die gewünschte Dicke erreichen.

Nitinolplatten können mit Wasser oder Lasern gestanzt oder geschnitten werden, um das gewünschte Muster oder die gewünschte Form zu erzeugen.

Sobald Nitinol in Form von Drähten, Spulen, Rohren und Blechen vorliegt, sind für Hersteller medizinischer Geräte noch einige Schritte erforderlich, um zu einer fertigen Komponente oder einem fertigen Gerät zu gelangen. In unserem nächsten Artikel geht es um Nachbearbeitung, Formgebung und Endbearbeitung.