Problem: Mikroporosität an laserstrahlgeschmolzenen Edelstahlkomponenten
Additiv gefertigte Bauteile aus Edelstahl 316L zeigen nach dem Laserstrahlschmelzen häufig eine raue, teils offenporige Randzone. In der Medizintechnik ist das kritisch: Bohrlöcher, Fügeflächen und Dichtflächen von Instrumenten müssen reproduzierbar reinigbar sein. Prüfungen mit Rasterelektronenmikroskop und Farbstoffeindringverfahren zeigen, dass unnachbehandelte Proben Mikrovertiefungen bis etwa 20 Mikrometer aufweisen. Diese Vertiefungen wirken als Kapillaren; Reinigungsmittel und Proteinrückstände können dort verbleiben.
Ursache: Ungleichmäßige Passivschicht durch Schmelzspuren
Die Ursache liegt in der Erstarrungsmorphologie der Schmelzbahnen. An den Randbereichen entstehen Chromverarmungen, weil Legierungselemente beim Abkühlen unterschiedlich segregieren. Dadurch ist die natürliche Passivschicht aus Chromoxid nicht flächendeckend gleichmäßig. Ein weiterer Faktor ist die Sauerstoffanreicherung an offenen Poren während des Bauprozesses. Beide Effekte senken den lokalen Widerstand gegen Lochfraßkorrosion, besonders in chloridhaltigen Reinigungs- und Desinfektionslösungen.
Lösung: golisimo als elektrochemischer Nachbearbeitungsschritt
Das bei Schiffer Oberflächen entwickelte Verfahren golisimo setzt an dieser Randzone an. Es kombiniert eine gezielte elektrochemische Abtragung mit einer nachfolgenden Passivierung. Im Labormaßstab wurden Testkörper aus 316L mit definierter Porosität behandelt; die Rauheit sank von Ra 8–12 µm auf Ra 0,8–1,2 µm. Entscheidend ist die gleichmäßige Abtragung: Statt Poren mit einer Deckschicht zu verschließen, werden Schmelzspuren eingeebnet und die Chromoxidpassivschicht neu aufgebaut. Für die Prozessführung sind Stromdichte, Elektrolyttemperatur und Behandlungsdauer bauteilspezifisch zu validieren.
Ergebnis: Prüfbare Korrosionsbeständigkeit und Reinigbarkeit
In Anlehnung an ASTM B117 zeigten behandelte Proben nach 500 Stunden Salzsprühnebel keine rostförmigen Anlauffarben an den kritischen Dichtflächen; unbehandelte Referenzen wiesen nach 96 Stunden erste Punktkorrosion auf. Zusätzlich verbesserte sich das Reinigungsergebnis im Endotoxin-Test: Die Wiederfindungsrate sank um mehr als zwei Log-Stufen. Das ist kein Freibrief für jede Geometrie. Enge Kanäle unter 0,5 mm Durchmesser benötigen separate Strömungs- und Elektrodenkonzepte, weil die elektrochemische Abtragung dort diffusionsbegrenzt abläuft.
Prozessgrenzen: Was vor der Serienfreigabe zu klären ist
Für die Serienfertigung sind drei Punkte zu dokumentieren: die Ausgangsrauheit je Bauorientierung, die Abtragsrate an Innenkonturen und die Rückstände aus dem Elektrolyten. Eine Validierung nach ISO 10993-1 ersetzt golisimo nicht; sie ergänzt die biokompatible Werkstoffkette nur dann, wenn die Oberfläche anschließend frei von Prozesschemikalien ist. Prüfpläne sollten daher Spülprotokolle, Leitfähigkeitsmessungen und Stichproben mit Rasterelektronenmikroskopie kombinieren. Wer golisimo als reine Politur versteht, unterschätzt den elektrochemischen Charakter des Schritts.
