Abteilungsübergreifende ITWM-Expertise
Im Projekt »MaTBiZ« kombinieren wir Methoden und Kompetenzen aus verschiedenen Forschungsgebieten miteinander. Aus diesem Grund sind drei Abteilungen des Fraunhofer ITWM an dem Projekt beteiligt, die ihre jeweilige Expertise einbringen:
Beispiel: Filtermedien mit Schaumstruktur
In diesem Projekt betrachten wir schaumartige Filtermedien, da sie durch ihre hohe Konnektivität sehr gut für den 3D-Druck geeignet sind. In Vorarbeiten der Abteilung »Bildverarbeitung« in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl von Prof. Dr. Claudia Redenbach an der RPTU Kaiserslautern-Landau haben wir bislang die Modellierung realistischer Verteilungen von Zellform und -größe untersucht.
Vorlaufforschung zum Trennen von Zellen
Sollen unterschiedliche Zelltypen einer Zellkultur voneinander getrennt werden, bedarf es eines Selektionsverfahrens, welches zwischen mindestens zwei Zellpopulationen unterscheiden kann. Systeme, die eine Zellseparation in durchströmten Kanälen realisieren, vereinfachen die Handhabung und die Skalierbarkeit einer solchen Trennproblematik. Hier bringt die Abteilung »Strömungs- und Materialsimulation« ihre Erfahrungen aus dem Projekt AMSCHA ein.
Simulation von Strömung und Zellseparation
Die Simulation der Strömung durch poröse Strukturen und die Anlagerung von Zellen an einer funktionalisierten Oberfläche kann auf verschiedenen Skalen und mit verschiedenen Methoden umgesetzt werden. In den bisherigen Forschungsarbeiten, die dieses Phänomen untersuchen, wurde zumeist die Interaktion einer einzelnen Zelle oder eines Partikels mit einer (flachen) Oberfläche betrachtet. Im BMBF-Projekt AMSCHA haben wir die Anlagerung von Zellen an einer funktionalisierten Oberfläche in deterministischen und stochastischen Mikrostrukturen mittels Simulationen untersucht. Auf diesen Erkenntnissen wird »MaTBiZ« weiter aufbauen.
3D-Druck validiert Simulation der Mikrostruktur
Die komplexen Strukturgeometrien, die aus der numerischen Optimierung resultieren, können sinnvollerweise nur additiv hergestellt werden. Das additive Verfahren muss dabei sowohl die relevanten Porengrößen von weniger als 100 μm als auch möglichst geringe Wandstärken im Bereich weniger μm designgetreu realisieren können. Das einzige Verfahren, das diese Kriterien derzeit erfüllt, ist die 3D-Laserlithografie mittels Zweiphotonenpolymerisation. Diese Expertise bringt unsere Abteilung »Materialcharakterisierung und -prüfung« mit ein. 3D-Druck validiert auch im Projekt »ViDestoP« (Virtuelle Designkette und stochastisches Prototyping von Vliesstoffen) unsere Simulationen.