ASTM F2009 Zugversuch am Hüftkopf

Die ASTM F2009 beschreibt ein standardisiertes Prüfverfahren zur Bestimmung der axialen Zugkraft, die erforderlich ist, um den modularen Hüftkopf von einem Hüftschaft zu lösen. Diese Prüfung ist entscheidend für die Bewertung der Stabilität modularer Hüftimplantate, da eine zu geringe Haltekraft ein vorzeitiges Lösen im Körper verursachen könnte, während eine zu hohe Haltekraft den Austausch erschwert.

Die Norm wird in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Medizintechnik: Entwicklung und Qualitätssicherung von Hüftendoprothesen.
• Prüflabore und Forschungseinrichtungen: Untersuchung der Langlebigkeit und mechanischen Eigenschaften modularer Implantate.
• Regulierungsbehörden: Sicherstellung der Einhaltung medizinischer Sicherheitsstandards.
   

• Prüfgegenstand: Modularer Hüftkopf und Konusverbindung des Hüftschafts.
• Materialien: Biokompatible Metalle wie Kobalt-Chrom-Legierungen oder Titan sowie Keramik.
• Maße: Die genauen Abmessungen der Komponenten variieren je nach Hersteller, jedoch müssen die Prüfungen mit standardisierten Prüfkörpern durchgeführt werden.
• Montage: Der Hüftkopf wird gemäß Herstellerangaben mit einer definierten Kraft auf den Konus des Hüftschafts gepresst.

Montage des Prüfkörpers:

• Der Hüftkopf wird unter definierten Bedingungen (z. B. Umgebungstemperatur) auf den Konus des Hüftschafts aufgesetzt.
• Die Montage erfolgt mit einer vorgegebenen axialen Einpresskraft, um eine realistische Presspassung zu simulieren.
• Die Einpresskraft wird dokumentiert, da sie Einfluss auf die spätere Zugkraftmessung hat.

Einspannung in die Prüfmaschine:

• Der Hüftschaft wird in einer speziellen Halterung fixiert, um eine seitliche Bewegung oder Verdrehung zu verhindern.
• Der Hüftkopf wird mit einer Zugvorrichtung verbunden, die eine gleichmäßige axiale Belastung aufbringt.

Zugprüfung:

• Die Prüfmaschine zieht den Hüftkopf mit konstanter Geschwindigkeit axial vom Hüftschaft ab.
• Die normgerechte Prüfgeschwindigkeit liegt typischerweise im Bereich von 10–50 mm/min.
• Die erforderliche axiale Kraft bis zur vollständigen Trennung des Hüftkopfes wird kontinuierlich aufgezeichnet.

Datenerfassung und Auswertung:

• Die maximale gemessene Zugkraft (in Newton) wird als Referenzwert für die Festigkeit der Konusverbindung verwendet.
• Weitere Parameter wie Dehnungsverhalten oder Verformung der Verbindung können ebenfalls analysiert werden.

• Standardmäßige axiale Zugprüfung: Einmalige Messung der maximalen Trennkraft.
• Wiederholte Prüfungen: Mehrfache Montage und Demontage zur Analyse des Einflusses auf die Haltekraft.
• Langzeitstudien: Prüfung unter simulierten Langzeitbelastungen, z. B. nach künstlicher Alterung der Komponenten.
• Untersuchung von Umwelteinflüssen: Messungen unter verschiedenen Temperaturen oder Feuchtigkeitsbedingungen.

Um eine normgerechte Prüfung nach ASTM F2009 durchzuführen, muss die Prüfmaschine folgende Anforderungen erfüllen:

Mechanische Anforderungen:

Hohe Rahmensteifigkeit:

• Die Prüfmaschine muss einen hochsteifen Rahmen haben, um Verformungen während der Prüfung zu vermeiden.
• Eine ungewollte seitliche Bewegung der Probekörper kann das Messergebnis verfälschen.

Präzise axial geführte Belastung:

• Die Maschine muss sicherstellen, dass die Zugkraft exakt in axialer Richtung wirkt.
• Seitliche Belastungen oder Biegemomente müssen ausgeschlossen werden.

Hochauflösende Kraftmesszelle:

• Die Maschine benötigt eine Kraftmesszelle mit hoher Genauigkeit (±0,5 % oder besser).
• Der typische Messbereich liegt zwischen 500 N und 10.000 N, abhängig von der Implantatgröße.

Gleichmäßige Prüfgeschwindigkeit:

• Die Maschine muss eine präzise und konstante Zuggeschwindigkeit (z. B. 10–50 mm/min) gewährleisten.

Software- und Steuerungsanforderungen:

Automatische Datenerfassung:

• Die Prüfsoftware sollte eine lückenlose Aufzeichnung von Kraft-Weg-Diagrammen ermöglichen.
• Eine Echtzeit-Anzeige der Messwerte erleichtert die Auswertung.

Flexible Prüfabläufe:

• Individuelle Testparameter sollten einstellbar sein (z. B. unterschiedliche Prüfgeschwindigkeiten).
• Möglichkeit zur Anpassung an verschiedene Implantatdesigns.

Datenexport und Berichterstellung:

• Prüfberichte sollten automatisch generiert werden können.
• Schnittstellen für die Weiterverarbeitung der Daten (z. B. in Excel oder Labor-Management-Systemen).

ZwickRoell bietet hochpräzise Prüflösungen für die ASTM F2009, die optimal auf die Anforderungen der Medizintechnik abgestimmt sind:

• Höchste Präzision: ZwickRoell Prüfmaschinen bieten eine exakte Kraftmessung und axiale Führung für normgerechte Ergebnisse.
• Flexibel anpassbare Prüfaufbauten: Spezielle Spannvorrichtungen für verschiedene Implantatgrößen und Konusgeometrien.
• Modernste Prüfsoftware: TestXpert III ermöglicht eine intuitive Bedienung, automatische Auswertung und umfassende Dokumentation.
• Langjährige Erfahrung in der Medizintechnik: ZwickRoell ist ein weltweit führender Anbieter für biomechanische Prüfungen von Implantaten.
• Konformität mit ASTM- und ISO-Normen: Die Maschinen erfüllen höchste Qualitäts- und Sicherheitsstandards.

Durch diese Eigenschaften stellt eine ZwickRoell Prüfmaschine die perfekte Lösung für die normgerechte Prüfung nach ASTM F2009 dar und gewährleistet eine zuverlässige Qualitätskontrolle modularer Hüftimplantate.