ASTM F2009 Essai de traction sur la tête fémorale

L’ASTM F2009 décrit une méthode d’essai standardisée pour déterminer la force de traction axiale nécessaire pour détacher la tête fémorale modulaire d’une tige fémorale. Cet essai est essentiel pour évaluer la stabilité des implants de hanche modulaires, car une force de maintien trop faible pourrait provoquer un détachement prématuré dans le corps, tandis qu’une force de maintien trop élevée rendrait le remplacement difficile.

La norme est utilisée dans les domaines suivants :

• Ingénierie médicale : développement et assurance qualité d’endoprothèses de hanche.
• Laboratoires d’essai et instituts de recherche : étude de la longévité et des propriétés mécaniques d’implants modulaires.
• Organismes de réglementation : vérification de la conformité aux normes de sécurité médicale.
  

• Objet de l’essai : tête fémorale modulaire et connexion conique de la tige fémorale.
• Matériaux : métaux biocompatibles tels que les alliages cobalt-chrome ou le titane, ainsi que la céramique.
• Dimensions : les dimensions exactes des composants varient selon les fabricants, mais les essais doivent malgré tout être réalisés avec des éprouvettes standardisées.
• Montage : la tête fémorale est pressée sur le cône de la tige fémorale avec une force définie, conformément aux indications du fabricant.

Montage de l’éprouvette :

• La tête fémorale est placée sur le cône de la tige fémorale dans des conditions définies (par exemple, température ambiante).
• Le montage s’effectue avec une force d’insertion axiale prédéfinie afin de simuler un pressfit réaliste.
• La force d’insertion est documentée, car elle a une influence sur la mesure ultérieure de la force de traction.

Serrage dans la machine d’essai :

• La tige fémorale est fixée dans un support spécial afin d’éviter tout mouvement latéral ou toute torsion.
• La tête fémorale est reliée à un dispositif de traction qui applique une charge axiale uniforme.

Essai de traction:

• La machine d’essai tire axialement la tête fémorale à une vitesse constante jusqu’à la détacher de la tige fémorale.
• La vitesse d’essai conforme aux normes est typiquement comprise entre 10 et 50 mm/min.
• La force axiale nécessaire jusqu’à la séparation complète de la tête fémorale est enregistrée en continu.

Acquisition des données et évaluation :

• La force de traction maximale mesurée (en newtons) est utilisée comme valeur de référence pour la résistance de la connexion conique.
• D’autres paramètres tels que le comportement à l’allongement ou la déformation de la connexion peuvent également être analysés.

• Essai standard de traction axiale : mesure unique de la force de séparation maximale.
• Essais répétés : assemblage et désassemblage répétés pour analyser l’influence sur la force de maintien.
• Études à long terme : essai sous des charges à long terme simulées, par exemple après un vieillissement artificiel des composants.
• Étude des influences environnementales : mesures sous différentes conditions d’humidité ou températures.

Pour réaliser un essai conforme à la norme ASTM F2009, la machine d’essai doit répondre aux exigences suivantes :

Exigences mécaniques :

Rigidité élevée du bâti :

• La machine d’essai doit avoir un bâti très rigide afin d’éviter les déformations pendant l’essai.
• Un mouvement latéral involontaire des éprouvettes peut fausser le résultat de la mesure.

Charge guidée axialement avec précision :

• La machine doit garantir que la force de traction agit exactement dans la direction axiale.
• Les charges latérales ou les moments de flexion doivent être exclus.

Cellule de mesure de force haute résolution :

• La machine nécessite une cellule de mesure de force d’une grande précision (±0,5 % ou mieux).
• La plage de mesure typique se situe entre 500 N et 10 000 N, en fonction de la taille de l’implant.

Vitesse d’essai régulière :

• La machine doit garantir une vitesse de traction précise et constante (par ex. 10-50 mm/min).

Exigences en matière de logiciel et de commande :

Acquisition automatique des données :

• Le logiciel d’essai doit permettre un enregistrement continu des diagrammes force-course.
• Un affichage en temps réel des valeurs mesurées facilite l’évaluation.

Souplesse dans les déroulements d’essai :

• Il doit être possible de régler des paramètres d’essai individuels (par exemple différentes vitesses d’essai).
• Possibilité d’adaptation à différents designs d’implants.

Exportation des données et création de rapports :

• Des rapports d’essai doivent pouvoir être générés automatiquement.
• Interfaces pour le traitement ultérieur des données (par exemple dans Excel ou dans des systèmes de gestion de laboratoire).

ZwickRoell propose des solutions d’essai de haute précision pour l’ASTM F2009, parfaitement adaptées aux exigences de l’ingénierie médicale :

• La plus haute précision : les machines d’essai ZwickRoell permettent une mesure exacte de la force et un guidage axial précis pour des résultats conformes aux normes.
• Des montages d’essai adaptables de manière flexible : dispositifs de serrage spéciaux pour différentes tailles d’implants et géométries de cônes.
• Un logiciel d’essai de pointe : testXpert III permet une utilisation intuitive, une évaluation automatique et une documentation complète.
• De nombreuses années d’expérience dans le domaine de l’ingénierie médicale : ZwickRoell est un fournisseur mondialement reconnu pour les essais biomécaniques d’implants.
• Conformité aux normes ASTM et ISO : les machines répondent aux normes de qualité et de sécurité les plus strictes.

Grâce à ces caractéristiques, une machine d’essai ZwickRoell représente la solution parfaite pour des essais conformes à la norme ASTM F2009 et garantit un contrôle qualité fiable des implants de hanche modulaires.