Nachhaltige Wertschöpfung, die ohne Verzicht auskommt und Ressourcen schont, ist eine der wichtigsten Aufgaben des 21. Jahrhunderts. Biomanufacturing könnte hier zum Einsatz kommen, um beispielsweise fossile Materialien zu substituieren und in großen Stückzahlen herzustellen. Dazu werden biotechnologische Verfahren mit Kompetenzen der Industrie 4.0 vereint.
Vom 11. bis 13. Juni 2024 veranstaltet das Fraunhofer IWU in Dresden die CIRP BioM, eine internationale Tagung für Biomanufacturing und verwandte Gebiete. Experten aus Wissenschaft und Industrie stellen gemeinsam mit Forschenden des IWU neueste Forschungsergebnisse und Fortschritte im Bereich des Biomanufacturing vor. Verschiedene Themen aus der Schnittstelle zwischen Produktionstechnik und Biotechnologie stehen auf der Agenda. Dazu zählt auch der Umgang mit menschlichem Gewebe, weshalb der angrenzende Bereich der Medizintechnik ebenfalls auf der Konferenz diskutiert wird.
Schwerpunktthemen der Konferenz
Zu den Keynote-Speakern zählen Prof. Fengzhou Fang (Tianjin University, China), Präsident der internationalen Akademie der Produktionstechnik CIRP 2023-2024, und Masahiko Mori, Präsident des Werkzeugmaschinenbauers DMG Mori Company. Die Konferenz bietet eine Austauschplattform für Wissenschaft und Industrie und bildet einen Einstiegspunkt für alle, die sich mit Biomanufacturing auseinandersetzen wollen. Zu den Schwerpunktthemen zählen:
Biobasierte Kühlschmierstoffe
Metallzerspanungsprozesse gehen mit hohen thermomechanischen Belastungen einher und erfordern Kühl- und Schmierlösungen, um die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück zu minimieren. Kommen dabei mineralölbasierte Kühlschmierstoffe zum Einsatz, tragen diese zum CO2-Fußabdruck der Produktion bei. Eine Studie des Fraunhofer IWU bestätigt die Eignung wassermischbarer Emulsionen auf Basis von Pflanzenölen für Fräsarbeiten an Stählen für den Flugzeugbau. Sie nimmt die Reibungsbedingungen in der Kontaktzone zwischen der Werkzeugschneide und dem Werkstück, Prozesskräfte und den resultierenden Werkzeugverschleiß als technische Leistungsindikatoren der Kühlschmierstoffe während der Bearbeitung in den Blick. Im Ergebnis zeigt die Studie das große Potenzial biobasierter Kühlschmierstoffe als leistungsstarke Alternative zu konventionellen Kühlschmierstoffen auf.
Gewebetechnik für medizinische Behandlungen
Ebenfalls werden auf der Konferenz Veröffentlichungen vorgestellt, die das Potenzial von Gewebetechnik und In-vitro-Modellen für die Entwicklung medizinischer Behandlungen und die Untersuchung von Arzneimittelwirkungen auf den menschlichen Körper thematisieren. Eine auf der BioM präsentierte Studie belegt etwa das Potenzial gewebetechnisch hergestellter Bypässe zur Behandlung von Erkrankungen, die das Herz und die Blutgefäße betreffen; im Fokus stehen Verträglichkeit und Wirksamkeit der Bypässe. Eine weitere Veröffentlichung beschäftigt sich mit der Bedeutung von In-vitro-Lebermodellen in der frühen Arzneimittelentwicklung, mit dem Ziel, eventuell schädliche Wirkungen von Medikamenten besser abschätzen und frühzeitig die Zusammensetzung von Präparaten korrigieren zu können.
Verbundwerkstoffe auf Basis von Pilzmyzel
Produkte wie veganes Leder zeigen bereits, dass ein Verzicht auf tierische Ausgangsprodukte und Kunststoffe auf Erdölbasis möglich ist. Der Sprung zum Ingenieurswerkstoff erfordert jedoch, dass Wachstums- und Produktionsprozesse innerhalb anspruchsvoller Qualitätsanforderungen reproduzierbar sein müssen. Je nach Zusammensetzung des Substrats, Art des Pilzes und den Wachstumsbedingungen können dann verschiedene Eigenschaften des späteren Produkts während des Wachstums gezielt eingestellt werden. Cyberphysische (digitalisierte) Produktionssysteme haben das Potenzial, diesen Qualitätsanforderungen gerecht zu werden, indem sie beispielsweise Qualitätsschwankungen des Rohmaterials und mögliche Störungen in den Produktionsprozessen ausgleichen. Pilzmyzelwerkstoffe und deren Produktion entwickeln sich derzeit zu einem neuen Forschungsschwerpunkt am Fraunhofer IWU.
