Projektbeispiele aus dem Bereich Medizintechnik

Im Projekt »ProAuSter« arbeiten Hahn-Schickard und das Fraunhofer IWU gemeinsam an innovativen Prozesstechnologien für eine heterogene Integration von Formgedächtnislegierungen (FGL) in siliziumbasierte Mikrosysteme. Die entwickelten Technologien sollen am Beispiel eines Sterilisationszyklenzählers erprobt werden.

Für neue Anwendungen mit magnetischer Formgedächtnislegierung in Zug-Druck-Wirkung werden im Projekt zwei wichtige Herausforderungen zur Aktorik und zur Verbindungstechnik adressiert. Ziel ist es, den Unternehmen Lösungen durch gezielten Technologietransfer bereitzustellen.

Konventionelle Prüfmethoden stoßen bei dünnen metallischen Folien, die u.a. in der Elektromobilität oder für Bipolarplatten verwendet werden, an Grenzen. Das erschwert die numerische Auslegung erheblich und erhöht die Ausfallraten. Projektziel ist die erstmalige Bereitstellung präziser mechanischer Kennwerte und neuartiger Materialmodelle für die FE-Simulation des Umform- und Versagensverhaltens dünner Folien (≤200 µm).

Die zuverlässige Einbindung von FGL-Komponenten ist eine essenzielle Aufgabe zur Herstellung von FGL-Anwendungen. Aus diesem Grund werden am Fraunhofer IWU neben mechanischen Technologien zum Fügen von FGL auch thermische Fügeverfahren untersucht, um Systeme zuverlässiger, flexibler und wirtschaftlicher zu machen.

Konventionelle Aktoren auf FGL-Basis überzeugen durch ihre hohe Energiedichte, kompakte und leichte Bauweise, geräuschlosen Betrieb sowie einfache Ansteuerung. Dennoch sind sie in ihrer Hubbewegung auf wenige Millimeter begrenzt. Diese Einschränkung limitiert ihren Einsatz in Anwendungen, die größere Verfahrwege bei gleichzeitig geringem Bauraum und Gewicht erfordern. Zudem benötigen viele herkömmliche Aktoren kontinuierlich Energie, um eine Position zu halten. Durch Kombination von FGL-Technologie mit dem Inchworm-Prinzip ist es gelungen, einen innovativen FGL-Inchworm-Aktor zu entwickeln, der die Vorteile beider Konzepte vereint.

Nach Sehnenverletzungen oder einem Schlaganfall kann die Beweglichkeit der Hände stark eingeschränkt sein. In der Therapie kommen zunehmend Exoskelette zum Einsatz, die wie ein zweites Skelett über der Hand angebracht werden. Sie ermöglichen eine gezielte, langsame Bewegung von Handgelenk und Fingern. Für einen erfolgreichen Therapieverlauf ist es entscheidend, dass das Exoskelett individuell auf die Hand des Patienten abgestimmt ist und zentrale Anforderungen wie geringes Gewicht und kompakte Bauweise erfüllt.

Ziel des Verbundprojekts war die Entwicklung einer digitalen Abbildung von Funktionsmaterialien (thermischen und magnetischen Formgedächtniswerkstoffen, dielektrischen Elastomeren und piezoelektrischen Keramiken) und Bauelementen sowie ihrer Herstellungsprozesse.

Roboter dringen immer stärker in neue Bereiche, wie z. B. die Medizintechnik, vor. Ein Großteil der eingesetzten Robotik ist jedoch noch aus starren Gliedern und definierten Gelenken aufgebaut, was ihre Einsatzfähigkeit insbesondere bei sehr komplexen und menschennahen Aufgaben limitiert. Die Kontinuumsrobotik in Kombination mit innovativen Strukturkonzepten, gezielt eingesetzter Sensorik und neu gedachten Bewegungsmechanismen zeigt hier interessante Lösungswege auf.

Roboter dringen immer stärker in neue Bereiche, wie z. B. die Medizintechnik, vor. Ein Großteil der eingesetzten Robotik ist jedoch noch aus starren Gliedern und definierten Gelenken aufgebaut, was ihre Einsatzfähigkeit insbesondere bei sehr komplexen und menschennahen Aufgaben limitiert. Die Kontinuumsrobotik in Kombination mit innovativen Strukturkonzepten, gezielt eingesetzter Sensorik und neu gedachten Bewegungsmechanismen zeigt hier interessante Lösungswege auf.

Alltägliche Aufgaben in Produktionsunternehmen erfordern eine Vielzahl komplexer Informationen und spezifisches Fachwissen. Das schnelle Auffinden relevanter Informationen in komplexen Dokumenten ist durch (juristische) Fachsprache, zahlreiche Querverweise oder den schieren Umfang jedoch oft aufwändig und fehleranfällig. Damit sich solche Informationen schneller auffinden lassen bzw. komplexe Dokumente verständlich gemacht werden, hat das Fraunhofer IWU einen KI-Assistenten entwickelt, der Retrieval Augmented Generation (RAG) nutzt.