Pengaruh pembebanan dan kecepatan gesekan terhadap sifat keausan die drawn UHMWPE GUR 1120 dan ion implantasi berbasis nitrogen pada cobalt chrome alloy untuk aplikasi sendi lutut tiruan

BALE, Jefri Semuel, Ir. Rini Dharmastiti, M.Sc., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Secara umum kemampuan sendi lutut tiruan bergantung pada sifat material pengganti pada komponen sendi lutut yang digunakan. UHMWPE sebagai pengganti komponen tibial dan cobalt chrome alloy sebagai pengganti komponen femoral merupakan salah satu pasangan material yang banyak digunakan. Sifat material pengganti terhadap keausan yang terjadi sebagai akibat dari perubahan pembebanan dan kecepatan gesekan antar komponen yang dalam kenyataannya dihasilkan oleh aktifitas sendi lutut diteliti dalam penelitian ini. Tujuan dari penelitian ini adalah bagaimana pengaruh pembebanan dan kecepatan gesekan terhadap sifat keausan die drawn UHMWPE GUR 1120 berpasangan dengan cobalt chrome alloy yang diimplantasi ion berbasis nitrogen. Penelitian dilakukan dengan pin on plate unidirectional reciprocating movement wear test menggunakan campuran 25% bovine serum dan 75% air destilasi sebagai pelumas. Pin die drawn UHMWPE dibebani dengan variasi pembebanan 180 N, 353 N dan 462 N dengan kecepatan gesekan konstan 116,5 mm/dtk. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan kecepatan 70 mm/dtk pada pembebanan konstan 180 N. Pengaruh pembebanan dan kecepatan gesekan terhadap sifat keausan die drawn UHMWPE dianalisa dengan melihat volume (perbandingan berat keausan terhadap berat jenis) serta faktor keausan (perbandingan volume keausan terhadap beban dan jarak tempuh) UHMWPE. Dari hasil pengujian, dapat dilihat perbedaan faktor keausan dari variasi pembebanan dan kecepatan gesekan yang dilakukan dengan jarak tempuh (35 km) dan panjang langkah (25 mm) yang sama. Untuk beban 180 N menghasilkan faktor keausan tertinggi yaitu : 2,50 x 10-7 mm3/Nm dan untuk bebab 353 N menghasilkan faktor keausan 7,3 x 10-8 mm3/Nm sedangkan untuk beban 462 N menghasilkan faktor keausan terendah yaitu : 1,00 x 10-8 mm3/Nm. Untuk kecepatan 70 mm/dtk pada pembebanan 180 N menghasilkan faktor keausan 1,79 x 10-7 mm3/Nm. Kesimpulan dari hasil penelitian menunjukkan peningkatan beban menghasilkan faktor keausan die drawn UHMWPE yang menurun sedangkan perubahan kecepatan gesekan tidak terlalu berpengaruh terhadap faktor keausan die drawn UHMWPE.

In general performance of knee joint prostheses is based on substitution material property at knee joint component applied. Combinations of UHMWPE as tibial component replacement and cobalt chrome alloy as femoral component replacement were mostly used. The wear behaviour of substitution material caused by loading and sliding velocity between components which in reality produced by knee joint activity were observed in this research. The aim of this research is to study the effects of loading and sliding velocity on the wear of die drawn UHMWPE GUR 1120 against nitrogen ion implanted cobalt chrome alloy. This research used pin on plate unidirectional reciprocating movement wear test applies mixture 25% bovine serum and 75% distillated water as lubricant. The first test, a constant load was applied to each UHMWPE pin, whereas the load was varied of 180 N, 353 N and 462 N with constant sliding velocity of 116,5 mm/s. The second test used a constant load of 180 N with sliding velocity of 70 mm/s. The effects of loading and sliding velocity on the wear of die drawn UHMWPE were analyzed with wear volume (comparison of wear weight to specific gravity) and wear factor (comparison of wear volume to load and sliding distance) UHMWPE. The result shows the difference of wear factor from various load and sliding velocity with the same sliding distance (35 km) and step length (25 mm). The load of 180 N gives the highest wear factor that is : 2.67 x 10-7 mm3/Nm and the load of 353 N gives wear factor of 7.3 x 10-8 mm3/Nm while the load of 462 N gives the lowest wear factor that is : 1.00 x 10-8 mm3/Nm. For sliding velocity of 70 mm/s at a constant load of 180 N gives wear factor of 1.79 x 10-7 mm3/Nm. In conclusion, the results have shown that the wear factor decreasing with increasing load while the sliding velocity has only a small effect on the wear factor of die drawn UHMWPE.

Kata Kunci : Faktor keausan,Die drawn UHMWPE,Cobalt chrome alloy,Implantasi ion berbasis nitrogen,wear factor, die drawn UHMWPE, cobalt chrome alloy, nitrogen ion implanted