Tim Dreier, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9119
tim.dreieruni-rostockde

Bei dem Composite Extrusion Modeling Verfahren (CEM) handelt es sich um ein additives Fertigungsverfahren, welches mit Standard-Spritzgussgranulaten (engl. Feedstocks) Kunststoff-, Metall- und Keramikteile verarbeiten kann. Die Feedstocks aus dem Pulverspritzguss bestehen aus einer Polymermischung und einem eingebetteten metallischen (MIM) bzw. keramischen (CIM) Pulver.
Die dreidimensionale Bauteilherstellung erfolgt im CEM-Verfahren durch eine schichtweise Ablage des plastifizierten Materials auf der Bauplattform. Das aus der Formgebung entstandene Bauteil, auch Grünling genannt, muss anschließend im Postprocessing entbindert und gesintert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit soll der Einfluss von verschiedenen Prozessparametern (Schichthöhe, Infillausrichtung, Infillgrad) auf die mechanischen Eigenschaften untersucht werden.

Dr. rer. nat. Abdullah Riaz
Tel.: 0381 498 9138
abdullah.riazuni-rostockde

Tim Dreier, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9119
tim.dreieruni-rostockde

Das am Lehrstuhl für Mikrofluidik entwickelte 3D-Druck-Verfahren CEM (composite-extrusion-modeling) ist in der Lage, gängige Materialkomposite (Feedstocks) aus dem Spritzguss additiv zu verarbeiten. Dabei handelt es ich um ein extrusionsbasiertes Verfahren, das durch die Materialvielfalt und die Freiheiten der additiven Fertigung große Vorteile in der Verarbeitung von Kompositmaterialien bietet. Die Field Assisted Sintering Technique (FAST)/ Spark Plasma Sintering (SPS) bietet eine einzigartige Kombination von hohen Heizraten, mechanischem Druck und elektrischem Feld, die die Verdichtung von Materialien ermöglicht.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen im CEM Verfahren keramische bzw. metallische Bauteile hergestellt werden. Nach dem 3D-Druck werden die Grünteile im FAST/SPS- Sinterverfahren gesintert, anstatt konventionell gesintert zu werden. Allerdings ist das Sintern komplexer Grünteile auch im FAST-Verfahren eine Herausforderung. Für einen erfolgreichen Sintervorgang sollen unterschiedliche Sinteransätze und Materialien untersucht werden (z.B. Sintern von Multimaterialien, druckloses Sintern, Sintern von komplexen Teilen mit Opferpulver).

Dr. rer. nat. Abdullah Riaz
Tel.: 0381 498 9138
abdullah.riazuni-rostockde

Tim Dreier, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9119
tim.dreieruni-rostockde

Das am Lehrstuhl für Mikrofluidik entwickelte 3D-Druck-Verfahren CEM (composite-extrusion-modeling) ist in der Lage, gängige Materialkomposite (Feedstocks) aus dem Spritzguss additiv zu verarbeiten. Dabei handelt es ich um ein extrusionsbasiertes Verfahren, das durch die Materialvielfalt und die Freiheiten der additiven Fertigung große Vorteile in der Verarbeitung von Kompositmaterialien bietet. Ein aktuelles Themengebiet ist die Verarbeitung von Vergütungsstählen im 3D-Druck-Prozess für die Herstellung von hochbeanspruchten Formen für die Spritzgussindustrie. Die große Geometriefreiheit im 3D-Druck ermöglicht eine Nischenanwendung – die Herstellung von komplexen Bauteilen aus Vergütungsstahl in kleiner Stückzahl. 

Inhalt dieser Arbeit ist die Etablierung eines Vergütungsstahl-Feedstocks (polyMIM 8740, 1.6546) im CEM-Verfahren. Die 3D-gedruckten Teile müssen nachbearbeitet werden (Entbindern und Sintern). Die Entbindungs- und Sinterparameter müssen optimiert werden, um qualitativ hochwertige Sinterteile zu erhalten. Einer der wichtigsten Punkte ist die Herstellung von Sinterteilen mit schneller Abkühlung direkt nach dem Sintern bei erhöhter Temperatur, was ebenfalls Teil der Untersuchung sein wird.

Alexander Ahrend, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9101
alexander.ahrenduni-rostockde

Mithilfe des am Lehrstuhl für Mikrofluidik (LFM) entwickelten 3D-Druckverfahrens „Composite Extrusion Modeling“ (CEM) lassen sich für den Spritzguss hergestellte Granulate additiv verarbeiten. Die Prozesskette umfasst dabei den eigentlichen Druckprozess mit einem anschließendem Postprocessing (Entbindern, Sintern). Zur Validierung von optimalen Parametereinstellungen entlang der CEM-Prozesskette dienen u.a. die mechanischen Eigenschaften der gesinterten keramischen Bauteile.

Die mechanischen Eigenschaften können mithilfe von zerstörungsfreien und zerstörenden Werkstoffprüfungen durchgeführt werden. Hierbei sind geeignete Probenkonfigurationen für das jeweilige Prüfverfahren nach DIN-Norm am CEM-Drucker zu fertigen. Nach dem Durchlaufen der gesamten Prozesskette mit Entbindern und Sintern können für keramische Werkstoffe u.a. folgende Prüfverfahren angewandt werden:

• Härte-, Biege-, Druckprüfung etc.

Im Anschluss sind die mechanischen Eigenschaften der experimentellen Feedstocks mit bereits ermittelten Werten von kommerziellen CIM-Feedstocks (Ceramic Injection Moulding) zu vergleichen und zu interpretieren.

Christian Polley, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9113
christian.polleyuni-rostockde

Lithographische Fertigungsverfahren gewinnen im 3D Druck weiter an Bedeutung und ermöglichen zunehmend die Verarbeitung verschiedener Materialien. So können neben reinen Polymeren auch beladene Suspensionen verarbeitet werden und so bspw. Drug-Delivery-Systeme oder funktionelle Keramiken hergestellt werden. Die Zusammensetzung der Suspension und die rheologischen Eigenschaften spielen dabei eine zentrale Rolle zur Etablierung eines 3D-Druck Prozesses. Im Rahmen dieser Arbeit sollen verschiedene Suspensionen hinsichtlich ihrer rheologischen Eigenschaften charakterisiert und ausgewertet werden. Anschließend sollen die Ergebnisse mit den Prozessparametern korreliert werden und der Prozess auf die entsprechende Suspension angepasst werden.

Christian Polley, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9113
christian.polleyuni-rostockde

Der Lehrstuhl für Mikrofluidik beschäftigt sich mit innovativen Fertigungsverfahren für die Medizin und Medizintechnik. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird ein Rapid-Prototyping-Verfahren zur direkten Herstellung dreidimensionaler, strukturierter, piezoelektrischer Keramiken für den Einsatz als Knochenersatzmaterial genutzt. Das Hinzufügen von bioaktivem Glas zum Bauprozess soll die Perfomance der Scaffolds in Hinblick auf ihre osteoinduktiven Eigenschaften verbessern. Die Aufgabe des Studenten besteht nach einer gründlichen Literaturrecherche in der Durchführung einer Parameterstudie zur Verarbeitbarkeit der neuen Materialgemische und der Charakterisierung der Scaffolds.

Christian Polley, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9113
christian.polleyuni-rostockde

Der Lehrstuhl für Mikrofluidik beschäftigt sich mit innovativen Fertigungsverfahren für die Medizin und Medizintechnik. Ein aktuelles Forschungsthema stellt dabei die Biofabrikation von biologischem Material dar. Unter Zuhilfenahme additiver Fertigungsverfahren werden Biomaterialien und Zellen zu dreidimensionalen Strukturen geformt und als Scaffolds im Tissue Engineering eingesetzt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung von Biotinten und der Einschätzung ihrer Verarbeitbarkeit mit einem extrusionsbasierten 3D Drucksystemen.

Dr.-Ing. Erik Westphal
Tel.: 0381 498 9114
erik.westphaluni-rostockde

Am Lehrstuhl für Mikrofluidtechnik (LFM) wird u. a. zur additiven Fertigung sowie zur Materialentwicklung für technische und medizintechnische Anwendungen geforscht. Die Liposuktion (Fettabsaugung) ist ein sehr verbreitetes Verfahren zur kosmetischen Körperkonturierung. Dabei werden über eine Hohlkanüle und eine Saugquelle Fettzellen dauerhaft aus dem Körpergewebe entfernt. Um die Entwicklung eines Schulungsmodells für Liposuktionseingriffe zu ermöglichen, soll künstliches Gewebe (Haut und Fett) entwickelt werden, das die speziellen Eigenschaften menschlichen Gewebes möglichst gut imitiert (siehe oberes Bild).

In dieser Arbeit ist zunächst eine Recherche zu menschlichem und künstlichem Hautgewebe (mechanische Eigenschaften, Zusammensetzung, Farbe, Haptik etc.) durchzuführen. Anschließend sollen verschiedene künstliche Hautgewebeanaloge additiv (mittels 3D-Druck) hergestellt und material- sowie prozessseitig charakterisiert werden. Ziel ist dabei, die Auswahl und Herstellung eines künstlichen Hautgewebes mit möglichst realitätsnahen Eigenschaften mittels 3D-Druck. Das künstliche Liposuktions-Hautgewebe ist abschließend experimentell durch optische Methoden, Rheologie sowie mechanische Tests zu analysieren. Die Ergebnisse sind wissenschaftlich auszuwerten.

Dr.-Ing. Erik Westphal
Tel.: 0381 498 9114
erik.westphaluni-rostockde

Am Lehrstuhl für Mikrofluidtechnik (LFM) wird u. a. zur additiven Fertigung sowie zur Materialentwicklung für technische und medizintechnische Anwendungen geforscht. Die Liposuktion (Fettabsaugung) ist ein sehr verbreitetes Verfahren zur kosmetischen Körperkonturierung. Dabei werden über eine Hohlkanüle und eine Saugquelle Fettzellen dauerhaft aus dem Körpergewebe entfernt. Um die Entwicklung eines Schulungsmodells für Liposuktionseingriffe zu ermöglichen, soll künstliches Gewebe (Haut und Fett) entwickelt werden, das die speziellen Eigenschaften menschlichen Gewebes möglichst gut imitiert (siehe Abbildung).

In dieser Arbeit ist zunächst eine Recherche zu menschlichem und künstlichem Fettgewebe (mechanische Eigenschaften, Zusammensetzung, Farbe, Haptik etc.) durchzuführen. Anschließend sollen verschiedene Fettgewebeanaloge künstlich hergestellt und material- sowie prozessseitig charakterisiert werden. Ziel ist dabei, die Auswahl und Herstellung eines künstlichen Fettgewebes mit möglichst realitätsnahen Eigenschaften. Das künstliche Liposuktions-Fettgewebe ist abschließend experimentell durch optische Methoden, Rheologie sowie mechanische Tests zu analysieren. Die Ergebnisse sind wissenschaftlich auszuwerten.

Dr.-Ing. Erik Westphal
Tel.: 0381 498 9114
erik.westphaluni-rostockde

Am Lehrstuhl für Mikrofluidtechnik (LFM) wird u. a. zur additiven Fertigung sowie zur Materialentwicklung für technische und medizintechnische Anwendungen geforscht. Besonders in der Medizintechnik werden verstärkt flexible Materialien additiv verarbeitet, um bspw. Prothesen, chirurgische Modelle oder sogar Implantate patientenindividuell zu fertigen. Die Vorteile dieser speziell entwickelten Werkstoffe und Bauteile, die durch 3D-Druck verarbeitet werden, sind ihre elastischen Eigenschaften. Sie zeichnen sich zudem durch ihre Fähigkeit aus, sich unter Belastung zu verformen und anschließend in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Diese Materialien eignen sich somit für Anwendungen, bei denen Beweglichkeit, Stoßdämpfung oder eine angenehme Haptik erforderlich sind.

In dieser Arbeit ist zunächst eine Recherche zu aktuell verfügbaren flexiblen Materialien für die additive Fertigung durchzuführen. Anschließend sollen ausgewählte Materialien beispielhaft mit verschiedenen Druckverfahren gefertigt und charakterisiert werden. Dazu sind optische und mechanische Eigenschaften zu analysieren und potentielle Anwendungsfelder in der Medizintechnik zu untersuchen.

Dr.-Ing. Erik Westphal
Tel.: 0381 498 9114
erik.westphaluni-rostockde

Am Lehrstuhl für Mikrofluidtechnik (LFM) wird u. a. zur additiven Fertigung sowie zur Materialentwicklung für technische und medizintechnische Anwendungen geforscht. Additiv gefertigte polymere Knochenimitate sind durch 3D-Druck hergestellte Modelle, die natürliche Knochen in Struktur, Dichte und/ oder mechanischen Eigenschaften nachahmen. Sie werden aus Polymermaterialien gefertigt und sind speziell entwickelt, um in der Medizin, Forschung und Ausbildung realistische Nachbildungen von Knochengewebe bereitzustellen. Polymere erreichen jedoch oft nicht die exakten mechanischen Eigenschaften von Knochen, weshalb aktuell zumeist Bauteile aus Titan oder speziellen Keramiken Standard sind. Mit dieser Arbeit soll das wachsende Potenzial von polymeren Knochenimitaten durch fortschrittliche Materialien und Drucktechniken untersucht werden.

In dieser Arbeit ist zunächst eine Recherche zu möglichen Polymermaterialien für additiv gefertigte Knochenimitate durchzuführen. Anschließend sollen ausgewählte Materialien beispielhaft mit verschiedenen Druckverfahren gefertigt und charakterisiert werden. Dazu sind optische und mechanische Eigenschaften zu analysieren und es ist die Eignung der polymeren Testbauteile als Knochenimitat zu bewerten.

Tim Dreier, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9119
tim.dreieruni-rostockde

Bei dem Composite Extrusion Modeling Verfahren (CEM) handelt es sich um ein additives Fertigungsverfahren, welches mit Standard-Spritzgussgranulaten (engl. Feedstocks) Kunststoff-, Metall- und Keramikteile verarbeiten kann.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und Entwicklung von Volumenkammer-basierten Fülltechniken im CEM-Verfahren. Dieser Ansatz verspricht eine verbesserte Kontrolle über den Materialfluss sowie eine Optimierung der Füllmuster, was letztendlich die Qualität und Festigkeit der gedruckten Objekte steigern kann.

In der Arbeit werden experimentelle Versuche durchgeführt, um die Interaktion zwischen Druckmaterial, Kammerkonstruktion und Füllmuster zu verstehen. Ziel ist es, eine optimale Balance zwischen Druckgeschwindigkeit, Materialverbrauch und mechanischen Eigenschaften der Druckerzeugnisse zu erreichen. 

Phillip Barkow, M.Sc.
Tel.: 0381 498 9103
phillip.barkowuni-rostockde

Der Lehrstuhl für Mikrofluidik beschäftigt sich im Rahmen des SFB 1270 ELAINE mit dem Tissue Engineering im Bereich des Gelenkersatzes. Ziel dieser Arbeit ist die Kombination verschiedener Biomaterialien und Technologien zur Herstellung eines Knorpelgewebsersatzes. Zur Herstellung feiner Polymerscaffolds kommt das Melt-Electro-Writing (MEW) zum Einsatz. MEW ist ein hochauflösendes additives Fertigungsverfahren, bei dem Fasern mittels eines starken elektrischen Feldes aus der Schmelze erzeugt und präzise zu mikrostrukturierten Gerüsten abgelegt werden können. Nach einer initialen Literaturrecherche zum chondralen Tissue Engineering und möglichen Biomaterialien zur Verarbeitung mittels MEW, soll im Rahmen der Arbeit ein Biopolymer verarbeitet werden. Dazu zählt die Parameterfindung zur Herstellung verschiedener Faserdurchmesser und die anschließende optische Charakterisierung. Im weiteren Verlauf werden die hergestellten Scaffolds mit einem Hydrogel kombiniert und mechanisch untersucht. Die gesammelten Ergebnisse sollen im Kontext aktueller Fachliteratur eingeordnet und diskutiert werden.

Prof. Dr.-Ing. Hermann Seitz
hermann.seitzuni-rostockde
 

Biohybride bestehen aus biologischen Zellen in einer künstlichen Gerüstmatrix, wodurch z.B. künstliche Gewebe und Organoide, aber auch neue Typen von Biokatalysatoren entwickelt werden können. Im Rahmen des Projekts sollen fotosynthetische Bakterien (sogenannte Cyanobakterien), die Wasserstoff mit Hilfe von Sonnenlicht synthetisieren können, in Hydrogel-basierte Materialien auf Basis von Biopolymeren (Alginat) und Siliziumdioxid eingebracht werden. Ziel ist die Entwicklung eines biohybriden Katalysators mit optimierter Lichtnutzung, um eine maximale Umwandlung von Lichtenergie
in chemisch gebundene Energie zu erreichen. Dazu sollen verschiedenen Geometrien des Materials getestet werden: i) dünne Schichten mit kontrollierter Dicke, ii) Mikrokügelchen,sowie iii) 3D-gedruckte diffusionsoptimierte Strukturen.