Ratgeber / Werkstoffe

Titan, 316L und PEEK: Werkstoffwahl für ein gefrästes Medizinteil

23. September 2026

Die Werkstoffwahl für ein gefrästes Medizinteil trifft meist die Zulassungsakte und nicht der Zerspaner, und das ist richtig so. Wie sie auf der Zeichnung steht, bestimmt aber, was Sie zahlen. Erstaunlich viele Zeichnungen verschenken Geld, weil sie an einer ganz bestimmten Stelle ungenau sind.

Von der Anforderung ausgehen, nicht von der Legierung

Fünf Fragen schließen Werkstoffe ein oder aus, bevor jemand an die Zerspanung denkt.

1. Patientenkontakt, und wie lange? Kurzzeitiger, längerer oder dauerhafter Kontakt führt in ganz unterschiedliche Biokompatibilitätsbereiche.
2. Last, und ist sie zyklisch? Ein zyklisch belastetes Implantat hängt an Ermüdung und Bruchzähigkeit, ein statisches Teil nicht.
3. Bildgebung. Metallartefakte in CT oder MRT können der Grund sein, warum ein Polymer gewinnt.
4. Sterilisationsverfahren. Autoklavenzyklen setzen manchen Edelstahlsorten und manchen Polymeren stark zu.
5. Einsatzdauer. Ein Einweginstrument und ein Implantat für zwanzig Jahre sind verschiedene Probleme.

Wer diese Fragen beantwortet, hat meist nur noch zwei Werkstoffe auf der Liste. Dann geht es darum, was aufgeschrieben wird.

Titan

Ti-6Al-4V ELI, Grade 23, nach ASTM F136. Das Arbeitspferd für tragende Implantate: Traumaplatten, Knochenschrauben, Wirbelsäulenstäbe, Schäfte. ELI steht für extra low interstitials. In der Praxis heißt das engere Grenzwerte für Sauerstoff und Eisen als bei Standard-Grade 5. Das bringt bessere Bruchzähigkeit und besseren Widerstand gegen Ermüdungsrisswachstum, und genau darum geht es bei einem Teil, das über Jahre zyklisch belastet wird.

Das sollten Sie wissen. Grade 23 und Grade 5 lassen sich im Wesentlichen gleich zerspanen. Gleiche Schnittgeschwindigkeit, gleicher Vorschub, gleiche Werkzeuge, gleicher Kühlschmierstoff. Der Aufpreis für ELI steckt in Halbzeug und Zeugnis, nicht im Schnitt.

Wenn also ein Angebot für ELI einen hohen Bearbeitungsaufschlag enthält, ist die Nachfrage berechtigt. Die Materialzeile sollte sich ändern. Die Stundenzeile sollte sich kaum ändern.

Reintitan, Grade 2 und Grade 4, nach ASTM F67. Technisch rein. Grade 2 ist weich und gut umformbar und kommt bei Dentalabutments, Gehäusen und Schädelnetzen vor. An der Maschine ist es zäher als Grade 23: Es schmiert und baut Aufbauschneiden auf, statt den Span zu brechen. Zeit kosten daher Oberfläche und Gratkontrolle, nicht das Schruppen.

Titan jeder Sorte hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Die Wärme, die sonst mit dem Span abgeführt wird, bleibt im Werkzeug. Darum wirken die Schnittgeschwindigkeiten auf jeden, der Aluminium gewohnt ist, langsam, und darum ist das Werkzeug ein echter Posten im Titanangebot.

Edelstahl

316L und 316LVM nach ASTM F138. LVM ist vakuumumgeschmolzen, und die Bezeichnung F138 steht für den Implantatstab mit Zeugnis. Allgemeines 316L vom Händler ist ein anderer Einkauf. Der Werkstoff verfestigt schnell, mit praktischer Folge: Ein Werkzeug, das einmal reibt, macht den nächsten Schnitt schwerer. Ein Betrieb, der beim Vorschub rät, kämpft mit dem Material und gibt die Kosten an Sie weiter. Nach der Zerspanung ist Passivieren nötig, und auf polierten Flächen sieht man jeden Kratzer.

17-4 PH, Zustand H900 oder H1150. Reusable-Instrumentenkörper, Backen, Eindreher. Kein Implantatwerkstoff. Der Wärmebehandlungszustand verändert das Teil erheblich und muss auf die Zeichnung. “17-4 PH” allein ist eine unvollständige Spezifikation, und verschiedene Betriebe liefern Ihnen in gutem Glauben verschiedene Teile.

Martensitische Sorten für Schneiden, die mehrere hundert Autoklavenzyklen ohne Lochfraß überstehen müssen.

Kobalt-Chrom

CoCrMo nach ASTM F75 (Guss) oder F1537 (Knetlegierung) und ISO 5832-12. Femurkomponenten für das Knie, Hüftköpfe, Dentalgerüste. Beim Verschleiß gewinnt es dort, wo Titan es nicht tut.

An der Maschine ist es in dieser Gruppe der härteste Gegner für das Werkzeug, und der Kostentreiber ist die Standzeit, nicht die Maschinenzeit. Ein großer Teil der Endbearbeitung wird geschliffen oder poliert, nicht gespant. Bei einem CoCr-Teil mit spiegelnder Lagerfläche besteht der größte Teil des Angebots aus der Oberfläche, nicht aus der Geometrie.

Polymere

Implantat-PEEK nach ASTM F2026. Wirbelsäulen-Cages, Probeimplantate, Instrumentengriffe. Es lässt sich leicht zerspanen, und genau darin liegt die Falle. Die Risiken sind Spannungsrisse durch Wärme und Spannkraft sowie Kontamination durch eine Maschine, auf der zuvor Stahl lief. Ein Betrieb, der Implantat-PEEK richtig fertigt, behandelt es als abgetrennten Auftrag mit eigenen Werkzeugen. Dafür zahlen Sie, nicht für die Zykluszeit.

UHMWPE nach ASTM F648 und ISO 5834-2. Knieinlays und Pfannen-Inlays. Sehr niedriger Schmelzpunkt, federt vom Werkzeug zurück, braucht scharfe Werkzeuge und leichte Schnitte. Genaues Messen ist eine eigene Disziplin, weil sich das Teil beim Messen bewegt.

Nitinol

ASTM F2063. Führungsdrähte, Stents, Klammern, flexible Instrumente. Superelastisch, es weicht dem Werkzeug aus und federt zurück. Die ehrliche Antwort lautet oft, dass es geschliffen, lasergeschnitten oder erodiert wird, nicht gefräst. Fragen Sie nach, bevor Sie annehmen, dass eine Fräsmaschine es schafft. Ein Betrieb, der es noch nie gefertigt hat, lernt es an Ihrem Teil.

Der Vergleich

Werkstoff	Norm	Einsatz	Kostentreiber in der Zerspanung
Ti-6Al-4V ELI, Gr 23	ASTM F136, ISO 5832-3	Tragende Implantate, Trauma	Werkzeug, Wärme an der Schneide
Reintitan, Gr 2 und 4	ASTM F67, ISO 5832-2	Dental, Gehäuse, Netze	Gratkontrolle und Oberfläche, nicht Schruppen
316L / 316LVM	ASTM F138, F139	Instrumente, Fluidik, temporäre Fixierung	Verfestigung, dann Passivierung
17-4 PH	ASTM A564, AMS 5643	Reusable-Instrumentenkörper	Wärmebehandlungszustand, Härte beim Schnitt
CoCrMo	ASTM F75, F1537	Knie, Hüfte, Dentalgerüste	Standzeit und Polierweg
PEEK, Implantatqualität	ASTM F2026	Wirbelsäulen-Cages, Probeimplantate, Griffe	Trennung der Aufträge, Kontaminationskontrolle
UHMWPE	ASTM F648, ISO 5834-2	Knieinlays, Pfannen-Inlays	Scharfe Werkzeuge und Messtechnik
Nitinol	ASTM F2063	Drähte, Stents, Klammern	Oft gar nicht gefräst

Was auf die Zeichnung gehört

Vier Dinge, und das zweite wird am häufigsten ausgelassen.

1. Der Werkstoff und seine Norm. Ti-6Al-4V ELI nach ASTM F136, nicht “Titan”.
2. Der Zustand, wo er zutrifft. 17-4 PH H900 ist ein anderes Teil als 17-4 PH H1150.
3. Die Oberflächenbehandlung und ihre Norm. Passivieren nach ASTM A967, Elektropolieren nach ASTM B912, und nennen Sie das Verfahren, wo die Norm mehrere anbietet.
4. Das Abnahmekriterium. Woran Sie das Teil beurteilen, damit der Betrieb vor dem Angebot weiß, woran er gemessen wird, und nicht erst nach der Lieferung.

Und eines lohnt sich, bevor Sie etwas versenden: Gehen Sie die Werkstoffangaben durch und fragen Sie, welche für dieses Teil gewählt und welche von der letzten Zeichnung kopiert wurden. Bei Teilen, die keine Implantate sind, gehören übernommene Implantatvorgaben zu den häufigsten Stellen, an denen ein Programm einen Aufpreis für nichts zahlt.

Zur Angebotsseite: Was die Kosten eines gefrästen Medizinbauteils bestimmt behandelt die übrigen fünf Treiber.

Quellen

• ASTM F136, Knetlegierung Ti-6Al-4V ELI für chirurgische Implantate
• ASTM F138, Stab und Draht aus 18Cr-14Ni-2.5Mo-Edelstahl für chirurgische Implantate
• ASTM F2026, Polyetheretherketon (PEEK) für chirurgische Implantate

Normen und Vorschriften ändern sich. Prüfen Sie den aktuellen Text an der Quelle, bevor Sie sich in einer Einreichung darauf stützen.

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