Systematische Untersuchung der Abbildungsgenauigkeit von Polymermikrosystemen für definierte Applikationen im Life-Science Bereich
Die technologische Entwicklung der letzten Jahre zeigt einen sehr eindeutigen Trend, für die branchenübergreifende Bedeutung von polymeren Werkstoffen und deren vielfältiges, flexibles Anwendungspotenzial. Durch die fortlaufende Optimierung etablierter Fertigungsverfahren und der Verfügbarkeit neuer Materialsysteme und Fertigungstechnologien werden die Möglichkeiten zur Herstellung von hochspezialisierten und individualisierten Produkten in immer kürzeren Abständen neu definiert. Die Biologisierung prägt dabei als gesellschaftlicher Wandlungsprozess zunehmend die technologische Entwicklung und verbindet dabei die klassischen Ingenieurswissenschaften mit innovativen biotechnischen Anwendungsmöglichkeiten. Die Kombination der unterschiedlichen Fachbereiche ergibt gleichermaßen Lösungsansätze und Fragestellungen, die sich gegenseitig inspirieren und damit neue technologische Applikationen, insbesondere im Bereich der Life-Sciences, erschließen. Darüber hinaus fordert die industrielle Umsetzung der interdisziplinär erarbeiteten Lösungsansätze die Prozesskette und deren Einflussfaktoren gesamthaft zu betrachten und mit Blick auf die komplexen Randbedingungen zu verbessern. Als Vorgabe aus der Industrie sollen Produkte smarter, cheaper and lighter sein und zusätzlich auf der Oberfläche oder im Bauteil selbst integrierte Funktionskopplungen erhalten, wie modifizierte Oberflächen zur Interaktion mit biologischen Systemen oder Mikrosensorik zum Sammeln, Speichern und Übertragen von Daten, die den Produktlebenszyklus betreffen oder dem Anwender nützliche Informationen während der Verwendung zur Verfügung stellen. Mit Blick auf das Prinzip der modernen Kreislaufwirtschaft gilt es das Bauteil und die einzelnen Bestandteile der Prozesskette nach dem Gebrauch möglichst vollständig in den Rohstoffkreislauf zurück zu führen und erneut nutzbar zu machen. Am Beispiel der TACS® Technologie für die automatisierte, spezifische Zelltrennung werden die fertigungstechnischen Möglichkeiten hinsichtlich mikrostrukturierter Abbildungsgenauigkeit, Reproduzierbarkeit und die Option auf Funktionsintegration systematisch betrachtet. Neben dem Mikrospritzguss bieten vor allem neuartige additive Fertigungstechnologien das Potenzial komplexe und hierarchisch aufgebaute Strukturen zu realisieren und individualisierte Produkte zu erzeugen. Als Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung müssen umfangreiche technische, biologische und wirtschaftliche Randbedingungen eingehalten werden, um bestehende Produkte und Produktionsprozesse wesentlich zu verbessern. Im Rahmen der wissenschaftlich geprägten Produktentwicklung wird in dieser Arbeit der Nachweis der grundsätzlichen Herstellbarkeit von Polymer-Protein-Kompositen erbracht. Abschließend werden die fertigungstechnischen Möglichkeiten zur Integration von Funktionselementen evaluiert, um miniaturisierte optische Systeme durch eine Faltmontage zu realisieren.
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