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27 Werkund Kunststoffe Elektronik medical Nachhaltigkeit für die Medizintechnik Geht Piezokeramik auch bleifrei? PZT-Keramiken für piezoelektrische Komponenten enthalten meist Blei auch in medizinischen Sensoren und Wandlern Regulatorische Vorgaben und Nachhaltigkeit steigern den Bedarf an bleifreien Optionen Vielversprechende Materialien sind Keramiken auf Basis von Bismut-Natrium-Titanat BNT Von Peter Hartung Ceramtec Piezokeramiken sind das Herzstück vieler medizinischer Anwendungen darunter Sensoren und Wandler chirurgische Instrumente sowie Ultraschalltherapiegeräte und Bildgebungssysteme In all diesen Anwendungen haben Piezokeramiken die Aufgabe mechanische Anregung wie Druck oder Beschleunigung in elektrische Größen umzuwandeln – oder umgekehrt Anschließend wandeln sie die elektrischen Signale in mechanische Bewegung oder Vibration um Bisher konnten Piezokeramiken dies nur aufgrund bleibasierter Materialien gewährleisten Bleihaltige Materialien sind jedoch vom Gesetzgeber bereits aus einer Reihe von Märkten verbannt worden beispielsweise aus der Elektronik-Farbenund Glasindustrie In der Medizintechnik und anderen Branchen ist der Einsatz bleihaltiger Piezokeramiken aktuell noch durch Ausnahmeregelungen erlaubt – geregelt etwa in der EU-RoHS-Richtlinie Doch der regulatorische Druck nimmt zu Vieles deutet darauf hin dass diese Ausnahmen in zahlreichen Industriebereichen schrittweise entfallen werden Doch auch ohne regulatorischen Druck nehmen vor allem größere Hersteller in der Medizintechnik zunehmend Nachhaltigkeitsaspekte in den Blick und prüfen Optionen zur Substitution bleihaltiger Komponenten Vor allem in frühen Entwicklungsphasen neuer Produkte wird daher wichtig dass bleifreie Materialoptionen einbezogen werden Sie vermeiden spätere regulatorische Risiken und ermöglichen zukunftsfähige technologische Lösungen PZT-Komponenten in der Ultraschalltechnologie Blei-Zirkonat-Titanat kurz PZT ist nach aktuellem Stand der Technik nach wie vor das meistverwendete Material in Medizingeräten die piezokeramische Bauteile enthalten Es kommt in verschiedenen Geometrien zum Einsatz – etwa als Platten Scheiben oder als kundenspezifische Formen – vor allem zur Erzeugung von Ultraschall Bild 1 In dieser Funktion hat es sich über viele Jahre bewährt Ultraschalltechnologie wird in Zahnsteinentfernungsgeräten sowie in bildgebenden diagnostischen Anwendungen eingesetzt Zu den therapeutischen Ultraschallanwendungen gehören die Knochenbehandlung und HIFU hochintensiver fokussierter Ultraschall Bild 1 Bleifreie piezokeramische Kompo nenten in verschiedenen Formen Größen und Designs In der Vorserie getestet für ausgewählte medizinische Ultraschall anwendungen wie Hochleistungs wandler und Sensoren zur Blasen erkennung Bilder Ceramtec DG-Studio stock adobe com Ultraschallsensoren sind auch in medizinischen Geräten für das Flüssigkeitsmanagement weit verbreitet beispielsweise zur Erkennung von Luftblasen in Leitungen zur Flüssigkeitsstandmessung und zur Durchflussmessung Allerdings können die in der Sensorik eingesetzten PZT-Werkstoffe bis zu 60 Gewichtsprozent Bleioxid als Materialkomponente enthalten Materialzulieferer wie CeramTec bietet daher alternative Werkstoffe zur Substitution von PZT bereits im Vorserienmaßstab mit denen Medtech-Hersteller aus Gründen der Nachhaltigkeit des Umweltschutzes oder der gesundheitlichen Unbedenklichkeit auf bleihaltige Komponenten verzichten können