Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mini-Fabrik für Laborprozesse und -produkte

15.08.2001


Pneumatisches Handhabungsmodul für Biochips


Robust, kostengünstig und flexibel - das sind die Anforderungen, die vor allem kmU an Anlagen stellen, wenn es darum geht, Laborprozesse in einen industriellen Maßstab zu überführen und zu automatisieren. Das »Advanced Modular Micro-Production System« (AMMS) - ein Baukastensystem zum einfachen und schnellen Aufbau von Produktionssystemen - setzt auf modulare und miniaturisierte Anlagenkomponenten.

Die Biotech-Branche legt kräftig zu: Nach Ansicht der Deutschen Industrievereinigung Biotechnologie (DIB) ist Deutschland auf dem besten Weg an die Weltspitze. Für 1999 zählte die DIB insgesamt 279 Biotech-Firmen in Deutschland, die gut 8000 Mitarbeiter beschäftigten. Im Vorjahr waren es noch 222 mit 5650 Mitarbeitern. Neue Verfahren und Prozesse für analytische, medizinische und produktionstechnische Anwendungen eröffnen insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (kmU) gute Chancen auf dem Markt - und auf Investoren: Rund ein Drittel des 1999 angelegten Risikokapitals flossen an Biotech-Unternehmen. Viele dieser Unternehmen stehen mittlerweile vor der Aufgabe, ihre Laborprozesse in einen industriellen Maßstab zu überführen und zu automatisieren. Ein nach herkömmlichen Konzepten sehr aufwändiges und teures Unterfangen. »Automatisierte Anlagen für solche Prozesse sind meist auf hohen Durchsatz ausgelegt, relativ unflexibel und für Mittelständler schlecht geeignet«, weiß Hannes Dobler vom Fraunhofer IPA aus Erfahrung. Er plant seit mehreren Jahren Anlagen für Labore.

Für kmU sind nur robuste, automatisierte Systeme interessant, mit denen sich variantenreiche Kleinserien wirtschaftlich herstellen lassen. Sie dürfen in der Anschaffung nicht zuviel kosten, müssen schnell und flexibel umrüstbar sein, mit einer einfachen Infrastruktur auskommen und nicht zuviel Platz beanspruchen. Vor diesem Hintergrund hat ein Team von Wissenschaftlern am Fraunhofer IPA ein Baukastensystem zum einfachen und schnellen Aufbau von miniaturisierten Produktionssystemen entwickelt. Das »Advanced Modular Micro-Production System« (AMMS) ist ein neues Konzept, das auf modulare und miniaturisierte Anlagenkomponenten setzt. Es besteht aus intelligenten, kompakten Prozessmodulen und einer produktneutralen Plattform. Standardisierte Schnittstellen verbinden die Module im Plug-and-Play-Verfahren mit der Plattform. Die Schnittstellen der Module und Materialflusskomponenten sind so einfach gestaltet, dass sich Änderungen im Herstellkonzept in kurzer Zeit realisieren lassen. Das Spektrum der im AMMS-Baukasten enthaltenen Module reicht von Plattform- und Medienversorgungseinheiten über Prozessbausteine bis hin zu Transportmodulen. »Alle Fertigungseinheiten lassen sich segmentieren. So können beispielsweise reine Bereiche mit Laminarflow von unreinen getrennt werden«, erklärt Hannes Dobler.

Eine dezentrale Steuerungsarchitektur garantiert einen hohen Grad an Verfügbarkeit und Robustheit des Produktionssystems. Jedes Modul ist mit einem eigenen Prozessrechner ausgestattet, der via Ethernet direkt mit dem Steuerrechner oder anderen Modulen kommuniziert. Zur Planung des Layouts, zur Konfiguration der Prozessmodule und zur Visualisierung des Realsystems haben die Stuttgarter Wissenschaftler eine Planungs- und Konfigurationssoftware entwickelt, die eine intuitive Steuerung der Anlage in einer virtuellen Umgebung ermöglicht.

Einen Vorgeschmack darauf, wie Minifabriken nach dem AMMS-Konzept aussehen könnten, gab es bereits auf der Hannover Messe und der Laborautomatisierungsmesse MipTec-ICAR in Basel. Während in Hannover optische Sensoren montiert wurden, hatten die IPA-Ingenieure für Basel einen Ausschnitt aus einer Biochip-Produktion automatisiert: Auf derselben 80 x 100 Zentimeter großen Grundplatte transportierten frei bewegliche Läufer in Form luftgelagerter Linearantriebe eine Mikrotiterplatte und Biochips von Station zu Station. Miniaturisierte Handhabungsmodule überführten die Probenträger aus Glas von einem passiven Eingabe-Tray in das aktive Tray. Im aktiven Tray wurden die Biochips durch Unterdruck fixiert, zu einem kapillarbasierten Dosiersystem gebracht und darunter positioniert und bedruckt. Die parallelen Dosierkapillaren gaben die Flüssigkeiten im Nanoliter-Maßstab auf der Glasoberfläche ab.

Bislang werden solche Analyse-Chips fast ausschließlich im Labor fabriziert - halbautomatisch, unter Laborbedingungen, auf Laborgeräten und meist nur für den eigenen Gebrauch. »Maximal zweihundert Chips entstehen da am Tag«, schätzt Dobler. Das reicht zwar im Moment noch aus, doch der Bedarf steigt. Vor allem in der Lebensmittelanalytik, der Pharmaforschung und der medizinischen Diagnostik werden täglich neue Anwendungen entdeckt und entwickelt. So sagt beispielsweise die System Planning Corporation (SPC), Arlington, VA, in ihrer Studie von 1998 mikrofluidischen Systemen und Komponenten für analytische Zwecke - dem »Lab on a Chip« - für 2003 ein Volumen von 375 bis 750 Mio US-Dollar voraus.

Vorgehensweisen und Lösungen beim Upscaling biochemischer und analytischer Prozesse sind auch Themen des IPA-Technologieforums »Vom Laborprozess zur Produktion - Erfahrungen, Trends und Perspektiven für Biotechnologie und Pharmazie«. Es findet am 14. November 2001 in Stuttgart statt: Fraunhofer-Institutszentrum Stuttgart (IZS), Nobelstraße 12, 70569 Stuttgart.

Dipl.-Ing. Michaela Neuner | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fhg.de/aktuell/tagungen/tag_14_11_01.php3

Weitere Berichte zu: DIB Laborprozess Modul Produktionssystem

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht BIAS erhält Bremens größten 3D-Drucker für metallische Luffahrtkomponenten
18.07.2018 | BIAS - Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH

nachricht Neues Verfahren verbessert Haltbarkeit der Beschichtung auf Werkzeugen
12.07.2018 | Technologie Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics