Piezokeramik für die Medizintechnik
Präzision beginnt im Material. CeramTec entwickelt und fertigt maßgeschneiderte piezokeramische Komponenten für anspruchsvolle medizinische Anwendungen – von der Ultraschalldiagnostik bis zur minimalinvasiven Chirurgie. Als einer der wenigen Hersteller weltweit mit vollständiger vertikaler Prozesskontrolle – von der Rohmaterialentwicklung bis zur montierten Sensor- oder Wandlereinheit – sind wir Ihr Partner für zuverlässige, reproduzierbare Leistung in kritischen Anwendungen.
Das Wichtigste in Kürze
- Über 20 piezokeramische Materialien: Harte, weiche und bleifreie Werkstoffe – für jede medizinische Anwendung die optimale Materialauswahl.
- 3 Produktionsstandorte: Von der Rohmaterialherstellung über die Fertigung bis zur Prüfung: alles aus einer Hand.
- Bauteilgrößen von < 1 mm bis > 250 mm: Von Kleinstmengen bis zur vollautomatisierten Großserie.
- Bleifreie Piezokeramik verfügbar: Zukunftssichere Alternativen zu PZT für regulatorisch sensible Medizintechnik-Anwendungen.
Warum ist Piezokeramik in der Medizin unverzichtbar?
Piezokeramische Materialien wandeln mechanische Signale (Druck, Beschleunigung, Vibration) in elektrische Ausgangssignale um – und umgekehrt. Diese bidirektionale Eigenschaft macht sie zur Schlüsseltechnologie in medizinischen Geräten:
- Ultraschalldiagnostik & Bildgebung: Piezokeramische Scheiben sind das Herzstück moderner Ultraschallgeräte. CeramTec-Materialien ermöglichen eine höhere Bildauflösung durch reproduzierbare elektromechanische Eigenschaften – ein entscheidender Faktor bei der Entwicklung miniaturisierter, tragbarer Geräte.
- Therapeutischer Ultraschall (HIFU & Lithotripsie): An der konkaven Innenstruktur von Schalen angebrachte Piezoelemente erzeugen fokussierte Hochenergiewellen für die kontaktlose Gewebebehandlung und Steinzertrümmerung – ohne Schnitt, ohne Strahlung.
- Chirurgische Instrumente: Ultraschallgestützte Skalpelle, Bohrinstrumente und Phakoemulsifikationssonden (Grauer-Star-Chirurgie) nutzen Vibrationsfrequenzen von 28–45 kHz. CeramTec liefert hochleistungsfähige Wandler für diese hochpräzisen Anwendungen.
- Infusionspumpen & Dialyse – Luftblasenerkennung: Unsere kundenspezifischen Ultraschall-Air-in-Line-Sensoren erkennen Luftblasen bis zu einem Volumen von 4 Mikrolitern (2 mm Durchmesser) – trocken gekoppelt, ohne Akustikgel. Geeignet für gängige Kunststoffschläuche in medizinischen Geräten.
Warum Piezokeramik von CeramTec?
- Über 20 piezokeramische Materialien – harte und weiche Werkstoffe, bleifreie Optionen auf Basis von BNT-BT
- Vollständige vertikale Integration – Materialherstellung, Fertigung, Montage und Prüfung aus einer Hand
- 3 Produktionsstandorte – in Großbritannien (2) und in Deutschland
- Bauteilgrößen von unter 1 mm bis über 250 mm Durchmesser
- Hochautomatisierte Serienfertigung mit 100 % In-Line-Prüfung sowie manuelle Fertigung für Sondergeometrien
- Vielfältige Metallisierungsoptionen: Dickfilm-Silber (Ag), Dünnfilm-aufgedampftes Ni/Cr, Stromloses Nickel (Ni), Stromloses Nickel/Gold (Ni/Au), Gesputtertes Au auf Ni-Basis
Bleifreie Piezokeramik
Die Medizintechnik-Branche steht unter zunehmendem Druck, bleihaltige Materialien (PZT) zu ersetzen – insbesondere im Hinblick auf regulatorische Anforderungen wie die EU-RoHS-Richtlinie. CeramTec hat mit bleifreien piezokeramischen Materialien auf Basis von BNT-BT (Bismut-Natrium-Titanat) signifikante Fortschritte erzielt. Diese Werkstoffe eignen sich für dynamisch angesteuerte Anwendungen wie:
- Mikropumpen
- Ultraschallvernebler
- Leistungsultraschall-Transducer
- Diagnostische und therapeutische Sensoren
Verkürzung der Markteinführungszeit für kritische medizinische Ultraschallsensoren und -wandler
Amir R. Mirza, Ph.D., ehemaliger Vertriebsleiter von CeramTec UK Ltd., beschreibt in diesem Artikel die neuesten Möglichkeiten in der Medizintechnik, die durch moderne Ultraschalltechnologie ermöglicht werden.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was ist Piezokeramik und wie funktioniert sie?
Piezokeramik ist ein elektromechanischer Funktionswerkstoff, der mechanische Energie (Druck, Vibration, Beschleunigung) in elektrische Energie umwandelt – und umgekehrt. Dieser bidirektionale Effekt (direkter und inverser Piezoeffekt) wird in Sensoren, Wandlern und Aktoren genutzt.
Welche Vorteile hat Piezokeramik gegenüber anderen Wandlermaterialien?
Piezokeramiken sind reibungs- und verschleißfrei, erzeugen keine Magnetfelder, lassen sich in beliebigen Formen und Geometrien fertigen und bieten eine hohe Energiedichte bei kompakten Abmessungen. Sie sind damit ideal für miniaturisierte medizinische Geräte.
Welche Piezokeramik-Materialien bietet CeramTec an?
CeramTec bietet ein Portfolio von mehr als 20 piezokeramischen Materialien, darunter harte und weiche PZT-Werkstoffe sowie bleifreie Alternativen auf BNT-BT-Basis.
Ist bleifreie Piezokeramik leistungsfähig genug für medizinische Anwendungen?
Für viele dynamische Anwendungen – darunter Mikropumpen, Vernebler und Ultraschalltransducer – können bleifreie Materialien eine vollwertige Alternative darstellen. CeramTec arbeitet aktiv an der Weiterentwicklung dieser Werkstoffe.
Wie klein können piezokeramische Bauteile von CeramTec sein?
CeramTec fertigt piezokeramische Komponenten mit einer Größe von unter 1 mm bis zu Durchmessern von über 250 mm – von der Kleinstserie bis zur vollautomatisierten Großserienfertigung.
