Projektkurzbeschreibung

WickElStent - Herstellung eines Einfadenstents im Wickelprozess mit elektronenstrahlgeschweißten Kreuzungspunkten

Steckbrief

Eckdaten

Förderinstitution:
BMWi (ZIM)
Laufzeit:
01.04.2015 bis 31.03.2017
Projektnummer:
KF2683605CJ4

Ansprechpartner am ISF

Foto des ISFInstitut für Schweißtechnik und Fügetechnik

Durch das Forschungsvorhaben soll ein zweiteilig teilautomatisierter Wickel- und Schweißprozess entwickelt und erprobt werden, um neuartige Einfadenstentstrukturen herzustellen, die eine Substitution der bisher auf dem Markt befindlichen manuell geflochtenen Stents ermöglichen. Die Verwendung von nur einem Faden ist vor allem bei einem Bruch der Stentstruktur vorteilig, da es in diesem Fall nicht zu einem Auflösen in mehrere Einzelfäden kommen kann. Somit können Gewebeschädigungen vermieden werden und die operative Entfernung des defekten Stents wird deutlich vereinfacht.

Nitinol mit einem Anteil von etwa 56 wt-% Nickel eignet sich insbesondere aufgrund seiner sogenannten "superelastischen" Eigenschaften und der hohen Biokompatibilität als Konstruktionswerkstoff in der Medizintechnik. Beschränkt ist der Einsatz von Nitinol bisher hauptsächlich durch dessen komplexe schweißtechnische Verarbeitung. Hoher Wärmeeintrag in das Material führt zu einem Verlust der Superelastizität. Ziel ist daher durch Anwendung des Mikro-Elektronenstrahlschweißens die Fügezone möglichst klein zu gestalten und so den Formgedächtniseffekt weitgehend zu erhalten. Zusätzlich ist mit Hilfe des Elektronenstrahlschweißens im Hochvakuum die fügetechnische Verarbeitung von hochreaktivem Titan möglich, welches zu etwa 44 wt-% in der Nitinol-Matrix vorliegt.

Im ersten Herstellungsschritt wird ein einzelner Nitinol-Draht um einen speziell konzipierten Wickelkern gelegt. Dabei werden verschiedene Wickelstrukturen entsprechend der Anforderungen an den Stent entwickelt und auf den Kern abgelegt. Damit die gewickelten Stentstrukturen den notwendigen Zusammenhalt und die gewünschten Eigenschaften erreichen, werden in einem nachgelagerten Prozessschritt einzelne Kreuzungspunkte der gewickelten Struktur durch das Mikro-Elektronenstrahlschweißen verbunden. Hierzu sind die Weiterentwicklung der vorhandenen Anlagen- und Spanntechnik zum Fügen von Stentstrukturen und die Optimierung des Strahlerzeugersystems in Form eines neuen Kathodenkonzepts notwendig. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden verschiedene Schweißpunktmuster untersucht und die Eigenschaften der hergestellten Stentstrukturen im Vergleich zu den Konkurrenzprodukten bewertet.