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06.05.2014

Weisslicht-interferenzmikroskop misst Oberfläche von Zahnimplantaten

Für einen kraftvollen Biß

Weisslicht-interferenzmikroskop misst Oberfläche von Zahnimplantaten (Bild: Zygolot)

Hersteller von Implantaten und anderen Präzisionsteilen müssen immer strenger werdende Vorgaben hin zu kleineren Teileabmessungen und engeren Toleranzen nachweisbar einhalten und dennoch wirtschaftlich fertigen. Zur Prüfung der Oberflächenqualität sind taktile Messsysteme ungeeignet: Sie beschädigen die zu prüfenden Flächen und bieten nicht die nötige Auflösung, um beispielsweise die amorphe Struktur der funktionsrelevanten Flächen eines Zahnimplantates zu erfassen. Der Hersteller eines Implantatsystems Altatec in Wimsheim verwendet deshalb ein berührungslos und daher zerstörungsfrei arbeitendes optisches Messgerät: ein 3D-Weißlicht-Interferenzmikroskop der NewView7000-Serie des Messgeräteherstellers Zygolot, Darmstadt.

Damit der Kieferknochen möglichst gut an das Zahnimplantat anwachsen kann, müssen dessen funktionsrelevante Oberflächen ganz bestimmte topographische Eigenschaften aufweisen. Die Oberflächen der Implantate-Serien Promote und Promote plus sind gestrahlt und säuregeätzt und weisen eine identische Mikro- und Makro-Oberflächenstruktur auf. Diese komplexen Oberflächen haben sich in der Praxis bewährt, was in wissenschaftlichen Untersuchungen mit Resultaten aus Zellkulturen und der Knochenhistologie belegt wurde.

Für die Funktion und die Langlebigkeit dieser Implantate ist die Rautiefe wichtig, weshalb die Oberflächentopographie während der Fertigung laufend geprüft werden muss. Die Oberflächenqualität wird durch ein sehr hoch auflösendes Rasterelektronenmikroskop (REM) beurteilt. Allerdings lässt sich damit weder eine quantitative Auswertung, noch ein quantitativer Parameter festlegen, der zur Qualtitätsüberwachung verwendet werden kann. Die zu prüfenden Strukturen sind zwar sichtbar, aber nicht messbar. Vergleichsmessungen ergaben, dass die erwähnten 3D-Weißlicht-Interferenzmikroskope alternativ zum REM verwendet werden können.

Die Entwicklung eines 100x- Objektives mit einer Ortsauflösung von 0,36 µm und einer Höhenauflösung von 0,1 µm über den gesamten Scan-Bereich sowie einer Kamera mit einer Millionen Bildpunkten machten es möglich, anstelle eines REMs ein Weißlichtinterferometer zu verwenden. Durch einfaches Tauschen der Objektive oder Zoom-Optiken können unterschiedlich große Messfelder aufgenommen werden. Dabei wird ohne jedes Kalibrieren immer die gleiche Höhenauflösung von 0,1 nm erreicht. Auch kleine tiefliegende Flächen sind messbar.

Die Messung der Oberfläche erfolgt schnell, einfach und berührungslos. Als Ergebnis erhält man eine quantitative Auswertung der betrachteten Oberfläche. Die Messergebnisse, auch 2D-Rauhtiefenkenngrößen, lassen sich auf internationale Standards rückführen. Die Zygo-Software MetroPro bietet außerdem die gleichen Filter- und Auswertemöglichkeiten wie ein Tastschnittgerät. Mit den gleichen Einstellungen und Parametern sind die Ergebnisse vergleichbar.

Die Messgeräte der NewView7000-Serie sind modular nach einem Baukastensystem aufgebaut, so dass Anwender zunächst ein auf ihre speziellen Bedürfnisse abgestimmtes Basisgerät erwerben und dieses entsprechend den hinzukommenden Messaufgaben später ausbauen lassen können. Das Baukastensystem ist sehr vielseitig. So stehen allein mehr als 20 verschiedene Objektive bereit. Die Wirtschaftlichkeit der Messtechnik wird noch weiter erhöht, weil der Bediener beispeilsweise zwölf Teile in eine Mehrfach-Teileaufnahme einlegen kann, die nach dem Start des Prüfablaufs nach und nach vollautomatisch gemessen werden.

Die Messgeräte lassen sich voll in die Produktion integrieren. Sie können unmittelbar an einer Maschine aufgestellt werden, beispielsweise einer Poliermaschine, und arbeiten – unabhängig vom handwerklichen Geschick des Bedieners – gleichbleibend zuverlässig. Der Bediener hat somit die Möglichkeit, während der Fertigung laufend die Qualität der bearbeiteten Teile und damit des Fertigungsprozesses zu überprüfen, und kann, wenn nötig, korrigierend in den Prozess eingreifen und so kostspieligen Ausschuss vermeiden. Auch nach dem Auswechseln oder Nachstellen von Werkzeugen kann der Bediener rasch überprüfen, ob die Maschine wieder ordnungsgemäß arbeitet.

Unternehmensinformation

Ametek Germany GmbH Abteilung Zygo

Rudolf-Diesel-Straße 16
DE 64331 Weiterstadt
Tel.: 06150 543-1161
Fax: 06150 543-1500

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