Untersuchung der spanenden Bearbeitung von Knochen

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tiitigkeit als akademischer Rat. a.Z. am Lehrstuhl fUr Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universitat Miinchen. Herrn Prof. Dr.-lng. Karl G. MUller, unter dessen Leitung die Arbeit be gann, m&hte ich fUr das Interesse und die kritische Durchsicht der Arbeit danken. Herrn Prof. Dr.-lng. Joachim Milberg, dem Leiter dieses Lehrstuhls, m&hte ich fUr die stete Forderung und die wertvollen Hinweise zur Erstellung dieser Arbeit danken. Des weiteren danke ich Herrn Prof. Dr. med. Wolf MUller-Limmroth, dem Leiter des Lehrstuhls fUr Arbeitsphysiologie, fUr die aufmerksame Durchsicht der Arbeit und die Ubernahme des Korreferates. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. med. habil., Dr.-Ing. Michael UngethUm fUr die Anregung zu dieser Arbeit, fUr die wertvollen Hinweise und fUr die stets groBzUgige UnterstUtzung der Untersuchungen. Ebenso bin ich der Fa. Aesculap AG, Tuttlingen, die die chirurgischen Gerate und die Versuchswerkzeuge zur VerfUgung stellte, zu Dank verpflichtet. Weiterhin danke ich allen Industriefirmen und LehrstUhlen der TU und LMU MUnchen fUr die Be reitstellung von MeBgeraten, Versuchswerkzeugen, Rechenprogrammen und wichtigen medizinischen Informationen, allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Lehrstuhls, die mich bei dieser Arbeit unterstUtzten, den vielen Studenten, die im Rahmen ihrer Studienarbeit bei der DurchfUh rung der Untersuchungen mitgeholfen haben.

Inhalt

0. Verwendete Kurzzeichen, Abkürzungen, Dimensionen.- 1. Einleitung.- 1.1. Allgemeines.- 1.2. Stand der Technik.- 1.3. Aufgabenstellung.- 2. Der Einsatz der spanenden Bearbeitung in der Knochenchirurgie.- 2.1. Werkzeuge und ihre Anwendungsbereiche.- 2.2. Gefahren und Risiken bei der Operation.- 3. Versuchseinrichtungen und Versuchsdurchführung.- 3.1. Allgemeines.- 3.2. Versuchsaufbau für die Temperaturuntersuchung.- 3.3. Versuchsmaschine.- 3.4. Versuchsdurchführung für die Temperaturuntersuchung.- 3.5. Meßmethode zur Bestimmung des selbsttätigen Einziehens des Spiralbohrers.- 3.6. Oberflächenbetrachtung mit dem Raster-Elektronen-Mikroskop.- 3.7. Rauheitsmessung.- 4. Versuchswerkzeuge.- 4.1. Spiralbohrer (Wendelbohrer).- 4.2. Sägewerkzeuge.- 4.3. Fräswerkzeuge.- 5. Versuchswerkstoff Knochen.- 5.1. Allgemeines.- 5.2. Form und Struktur des Knochens.- 5.3. Der Knochen unter dem Raster-Elektronen-Mikroskop.- 5.4. Physikalische Materialeigenschaften von Knochen.- 5.5. Härtemessungen am Knochen.- 5.6. Temperaturbestimmung an einem Knochen.- 6. Statistische Versuchsauswertung.- 6.1. Allgemeines.- 6.2. Ermittlung der Regressionsgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate (MKQ).- 6.3. Testverfahren zur Beurteilung von Regressionsgleichungen.- 6.4. Statistische Versuchsplanung.- 7. Der Zerspanprozeß in der Knochenbearbeitung.- 7.1. Spanbildung.- 7.2. Zerspankraft.- 7.3. Zerspantemperatur.- 7.4. Die Meßgrößen des Zerspanprozeßes.- 7.5. Die Werkzeuge vor und nach dem Einsatz.- 8. Ergebnisse der Zerspanungsuntersuchungen.- 8.1. Allgemeines.- 8.2. Bestimmung der schädigenden Temperatur.- 8.3. Ergebnisse bei der spanenden Bearbeitung mit Spiralbohrern.- 8.4. Ergebnisse bei der spanenden Bearbeitung mit Sägewerkzeugen.- 8.5. Ergebnisse bei der spanendenBearbeitung mit Kugelkopf-Werkzeugen.- 9. Zusammenfassung.- 10. Literaturverzeichnis.