Pilotbohrer – Verschleiß und Temperaturentwicklung im Knochen

Welchen Verschleiß zeigen Pilotbohrer, die ein identisches Design aufweisen, jedoch aus 3 unterschiedlichen Werkstoffen - Keramik, Cr-Basis-Stahl und CrNi-Basis-Stahl - gefertigt sind? Dieser Frage ging Marion Gansefort nach und untersuchte an der Fachhochschule Osnabrück, Fakultät Ingenieurwissenschaften und Informatik, parallel die Temperaturentwicklung beim Bohrvorgang im Knochen.

Die Firma Gebrüder Brasseler GmbH & Co. KG stellt seit ihrer Gründung Stahlbohrer für die Zahnindustrie her und brachte bereits 1956 Hartmetallinstrumente auf den Markt. Doch nicht nur die Form, sondern auch die Forschung nach neuen Werkstoffen unterliegt einer steten Entwicklung.

Im November 2004 stellte der Hersteller den ersten Keramikbohrer vor. Die Bohrer bestehen aus einer yttriumteilverstärkten Zirkonium- und Aluminiumoxid-Keramik. Diese "weißen" Instrumente kommen bisher in der dentalen Chirurgie und Implantologie zum Einsatz. Für den Patienten liegen die Vorteile der Keramik auf der Hand: Sie ist korrosionsfrei und biokompatibel. Aber wie verhält sich ein keramischer Pilotbohrer im Vergleich zu einem Bohrer aus Cr-Basis-Stahl und einem Bohrer aus CrNi-Basis-Stahl, wenn das Design identisch ist?

Man kommt der Lösung näher, wenn man diese Pilotbohrer einem thermischen Verschleiß, einem mechanischen Verschleiß und Kombinationen aus diesen unterzieht. Es sollte außerdem getestet werden, ob diese Verschleißmöglichkeiten Auswirkungen auf den Bohrvorgang im Knochen haben. Die untersuchten Parameter waren:

die Temperatur im Knochen, die aufgebrachte Vorschubkraft und das entstehende Drehmoment im Knochen.

Die Messungen wurden an der Erichsen Zug- und Druckprüfmaschine mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit durchgeführt. Anschließend wurden die Pilotbohrer unter dem Rasterelektronenmikroskop bewertet und dokumentiert.

Abb. 1 Prüfaufbau.

Abb. 2 Bohrungen für die Thermoelemente.

Abb. 3 Technische Zeichnung von der Bohrung des Knochens.

Abb. 4 Keramikbohrer ganzer Verschleiß (Zyklus).

Abb. 5 Cr-Basis-Stahlbohrer ganzer Verschleiß (Zyklus).

Abb. 6 CrNi-Basis-Stahlbohrer ganzer Verschleiß (Zyklus).

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