Projektbeispiele aus dem Bereich Medizintechnik

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.

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.

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.

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.

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.

Drähte aus Formgedächtnislegierungen (FGL) können als Aktoren oder Sensoren eingesetzt werden. Für Anwendungen, bei denen Gewicht und Bauraum eine entscheidende Rolle spielen, ist eine elektrische Isolation der Drähte notwendig, um Miniaturisierung und Strukturintegration zu ermöglichen. Im Projekt KRÄFTE wurde ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung von FGL-Draht mit Parylene entwickelt.

Im Rahmen des Forschungsclusters »Programmierbare Materialien« ist es durch die Weiterentwicklung des Laserstrahlschmelzens gelungen, programmierbare, funktionale Bauteile aus Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL) additiv zu fertigen. So entstanden superelastische Gitterstrukturen, deren Steifigkeit sich gezielt festlegen lässt. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Energiedichte aus.