DD302023A7 - Process for the production of implants with a defined rough surface - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung von Implantaten mit definierter rauer Oberfläche findet Anwendung in der Implantologie, vorwiegend in der Dentalimplantoloogie. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass beim funkenerosiven Schneiden Titanium-Draht oder mit Titanium beschichteter Draht mit einem Durchmesser zwischen 0,20 mm und 0,35 mm verwendet wird und die Generatorleerlaufspannung oberhalb 150 V liegt.{Implantate; raue Oberfläche; Titanium; Einstufenverfahren; funkenerosives Abtragen; Rautiefen 1}The process for producing implants with a defined rough surface is used in implantology, mainly in dental implantology. The solution according to the invention consists in using titanium wire or titanium-coated wire with a diameter of between 0.20 mm and 0.35 mm in spark erosive cutting and the generator idling voltage being above 150 V. {Implants; rough surface; Titanium; step process; spark erosive removal; Roughness depths 1}

Description

Charakteristik der l-ekannten technischen LösunpinCharacteristic of the known technical solution

Zum Befestigen von Implantaten worden Makroretentionen und Mikroretentionon ausgenutzt. Zur Erzeugung von Mikroretentionen auf metallischen Implantaten sind verschiedene Vorfahren bekannt. Am häufigsten wird ein Plasma-Sprühverfahren angewendet, bei dem Metall- oder Keramik-Pulver in einem Plasmastrahl auf das Implantat aufgesintert wird (Kirsch, A.; Ar.kermann, K. L.: Das IMZ-Implantat-Systom, ZWR 11/86, S. 1134-1144). Ein billiges Verfahren zum Cberfiächenaufrauhon ist das Sandstrahlen; die dabei entstehenden Rauheiten sind schollen- und scherbenförmig und erlauben im Vorgleich zum vorher genannten Verfahren nur goringo Oberflächenvergrößerungen.Macrorentention and microretentioning have been exploited to secure implants. Various ancestors are known for generating microretention on metallic implants. Most commonly used is a plasma spray process in which metal or ceramic powder is sintered onto the implant in a plasma jet (Kirsch, A., Ar.kermann, KL: The IMZ Implant Systom, ZWR 11/86, p 1134-1144). A cheap method of surface roughening is sandblasting; The resulting roughness are flounder and shard and allow in comparison to the previously mentioned method only goringo surface enlargements.

Die Beschichtung des Implantates mit einer ANOF-Schicht (Anodische Oxidation unter Funkenentladung) ist eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung von Oberflücbenrauholun. Das Implantat wird in einem Elektrolyten durch einen wandernden Funken lokal aufgeschmolzen und dabei oxidiert. Es werden dabei Rauhtiefen bis zu 20 pm erreicht (Kurze, P.; Knöfler, W.; Krysmann, W.: ANOF-ein neues Beschichtungsverfahren für die Medizintechnik, Z. Klin.Med. 41 [1986| 3, S. 213-222; Kurze, P.; Krysmann, W.; Knöfler, W.; Graf, H.-L: Keramisiortes Metallimplantat DD-WP A 61 F /286973). Nachteile sind die geringe Verbiegungsstabilitat der ANOF-Schichton sowie einzelne lokale Oberflächenbereiche oder geschlossene Schichten. Die Herstellung von Zahnersatztoilen mittels Funkenerosion wird in der DE-OS 3544123 beschrieben. Durch zwei Formelektroden wird dns einzusetzende Zahnersatzteil direkt aus vorher nicht bearbeitetem Vollmaterial hergestellt. Da Zahne satz nicht indirokten und dauerhaften Kontakt mit Knochen bzw. Körpergowebe steht, stellt der während des Erodierens notwendigerweise auftretende Übertrag von Metallpartikeln der Fcrmolektroden keine relevante Verminderung der biologischen Verträglichkeit des Zahnersatzos dar. Bei dauerhaft im Knochen verankerten Implantaten, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt werden, verringern die von der Formelektrode übertragenen Metallpartikel die Bioverträglichkeit des Implantates entscheidend.The coating of the implant with an ANOF layer (anodic oxidation under spark discharge) is another way of producing surface roughness. The implant is locally melted in an electrolyte by a migrating spark and thereby oxidized. Roughness depths of up to 20 μm are achieved (Kurze, P. Knöfler, W .; Krysmann, W .: ANOF-a new coating method for medical technology, Z. Klin.Med. 41 [1986 | 3, p. Krysmann, W .; Knöfler, W .; Graf, H.-L: Keramisiortes Metallimplantat DD-WP A 61 F / 286973). Disadvantages are the low bending stability of the ANOF layeron as well as individual local surface areas or closed layers. The production of dental prostheses by means of spark erosion is described in DE-OS 3544123. Two dental electrodes are used to prepare the denture part to be inserted directly from previously unprocessed solid material. Since sets of teeth are not indirect and permanent contact with bones or body glands, the carryover of metal particles of the electrode electrodes which necessarily occurs during erosion does not represent a relevant reduction in the biocompatibility of the denture. In the case of implants anchored permanently in the bone and produced according to the method described be reduced, the metal particles transferred from the metal electrode decisively reduce the biocompatibility of the implant.

Ein entscheidender Nachteil der beschriebenen Verfahren besteht darin, daß zur Erzeugung der Oberflächen-Rauheiten ein von der Herstellung des Implantatkörpers unabhängiger, weiterer technologischer Schritt erforderlich ist bzw. die Bioverträglichkeit des Implantates unzulässig vermindert wird.A decisive disadvantage of the described method is that, to produce the surface roughness, a further technological step independent of the production of the implant body is required or the biocompatibility of the implant is unduly reduced.

Ziel dar ErfindungAim of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, Implantate technologisch einfach, kostengünstig und in großen Stückzahlen herzustellen sowie den Herstellungsprozeß zu automatisieren.The aim of the invention is to manufacture implants technologically simple, inexpensive and in large numbers and to automate the manufacturing process.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Implantate mit hoher Bioverträglichkeit in reproduzierbaren beliebigen Formen und mit definierten dem speziellen Anwendungsfall angepaßten Rauheiten herzustellen.The invention has for its object to produce implants with high biocompatibility in reproducible arbitrary shapes and with the specific application adapted roughness.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem beim funkenerosiven Schneiden Titanium-Draht oder mit Titanium beschichteter Draht mit einem Durchmesser zwischen 0,20mm und 0,35mm verwendet wird und die Generatorleerlaufspannung oberhalb 150V liegt.According to the invention, the object is achieved by using titanium-wire or titanium-coated wire with a diameter between 0.20 mm and 0.35 mm in spark erosion cutting and the generator idling voltage is above 150V.

Funkenerosivo Abtragverfahren werden bisher vorwiegend unter Verwendung von Kupfer- oder Messing-Elektroden eingesetzt. Es ist bekannt, daß die üblichen Erodierverfahren auf den bearbeiteten Oberflächen prozeßbedingt verdampftes Elektrodenmaterial zurücklassen, welches bei den verwendeten Elektroden einen Einsatz für medizinische Zwecke ausschließt. Nun hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man bei Anwendung des funkenerosiven Abtragverfahrens mit Titanium-Elektroden in einem Einstufenverfahren die geforderte Form des als bioinert bekannten Titaniums erstellen kann, aber gleichzeitig die Oberfläche bioverträglich bleibt und die für das entsprechende Implantat geforderte Rauhtiefe erzeugt wird. Damit entfallen zusätzliche Prozesse zur Säuberung der Implantate von toxischem Elektrodenmaterial und zur Erzeugung der notwendigen Rauhtiefe.Spark erosion removal methods have hitherto been used predominantly using copper or brass electrodes. It is known that the usual erosion processes leave behind on the machined surfaces process-induced evaporated electrode material, which excludes a use for medical purposes in the electrodes used. Now it has surprisingly been found that when applying the spark erosion method with titanium electrodes in a one-step process can produce the required form of known as bioinert titanate, but at the same time the surface remains biocompatible and required for the corresponding implant surface roughness is generated. This eliminates additional processes for cleaning the implants of toxic electrode material and for generating the necessary surface roughness.

Es ist möglich, jede beliebige Form eines Implantates in großen Stückzahlen zu erzeugen, gleichzeitig aber in diesem Herstellungsprozeß die Rauheit zu erzielen, die für den Anwendungsfall des Implantates notwendig ist. Diese Änderungen der Rauheit werden durch die Parameter des funkenerosiven Abtragverfahrens eingestellt.It is possible to produce any desired shape of an implant in large numbers, but at the same time in this manufacturing process to achieve the roughness, which is necessary for the application of the implant. These roughness changes are adjusted by the EDM parameters.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zwischen Implantatkörper und erzeugter Oberflächenrauheit keine physikalischchemische Grenzfläche vorhanden ist, die auf- bzw. eingebrachte Bereiche mit unterschiedlichen physikalischen Parametern trennt, so daß ein Abplatzen der Rauheiten verhindert wird.The advantage of the invention is that there is no physical-chemical interface between the implant body and the generated surface roughness, which separates the introduced or introduced regions with different physical parameters, so that flaking off of the roughness is prevented.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Um ein Blattimplantat herzustellen, wird ein Titanium-Stab von 2cm χ 3cm Grundfläche 0,29mm funkenerosiv geschnitten. Dabei beträgt die Generatorleerlaufspannung 200V und der mittlere Arboitsstrom 2,5 A. Als dielektrische Flüssigkeit wird entionisiertos Wasser mit einer Leitfähigkeit von 10nS/cm benutzt. Der eingesetzte Generator ist ein RC-Generator mit einer Abtragleistung von 1E mm²/min. Der Arbeitskondensator hat eine Kapazität von 500 nF. Im Herstellungsprozeß wird erst das Profil erzeugt, und dann werden die Implantate vereinzelt. Bei Verwendung der genannten Parameter wird eine Rauhtiefe von 20 (im erziult, und die so hergestellten Implantate zeigen ein sehr gutes Einwachsverhalten.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. To make a leaf implant, a titanium rod of 2cm χ 3cm footprint 0.29mm is cut spark erosive. The generator open-circuit voltage is 200V and the mean arc current is 2.5 A. The dielectric fluid used is deionized water with a conductivity of 10 nS / cm. The generator used is an RC generator with a removal rate of 1E mm ² / min. The working capacitor has a capacity of 500 nF. In the manufacturing process, the profile is first created and then the implants are singulated. When using the mentioned parameters, a roughness depth of 20 (in the erziult, and the implants so produced show a very good ingrowth.

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung von Implantaten mittels funkenerosiver Abtragverfahron in definierten Raiihtiefen zwischen 1 μηι und ΙΟΟμιη, dadurch gekennzeichnet, daß beim funkenerosion Schneiden TitaniumDraht oder mit Titanium beschichteter Draht mit einem Durchmesser zwischen 0,20mrn und 0,35 mm verwendet wird und die Generatorleerlaufspannung oberhalb 150 V liegt.Process for the production of implants by means of EDM in defined depths between 1 μηι and ΙΟΟμιη, characterized in that the spark erosion cutting titanium wire or titanium coated wire is used with a diameter between 0,20mrn and 0,35 mm and the generator idle voltage above 150 V. lies. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfind ing bozioht sich auf die Herstellung medizinischer Implantate und ist für die Implantologie, vorwiegend für die OeiiinliKiplantologio, anwondbar.The invention relates to the manufacture of medical implants and can be adapted for implantology, primarily for egg celliplantology.