Plastics Engineering

Coordinator


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M.Sc. Tim Scherzer

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Boltzmannstr. 15
85748 Garching b. München

Projects

BioPolFol

(Markus Ahrens, M.Sc., Theresa Fischer, M.Sc.)

Studies show that around 11 million tons of food are disposed of as waste in Germany every year. The aim is therefore to extend the shelf life of foodstuffs. Plastic packaging plays a major role here, with bioplastics becoming more and more the focus of interest. By certain modifications a charge change on the plastic surface can be achieved, so that electrets are produced. Electrets are materials that can store oriented electrical dipoles or an excessive electrical charge for a certain period of time and can also exert an antimicrobial effect. The aim of the BioPolFol project is to develop electrets with antimicrobial properties on the basis of various bioplastics by means of surface treatment. These electrets will be used in particular for food packaging and will reduce the amount of food waste. BioPolFol is an AiF project funded by the German Federal Ministry of Economics and Technology (BWMI).

Cooperation Partner:
Süddeutsches Kunststoff Zentrum - Kunststoff-Forschung und -Entwicklung (www.skz.de)


StimInject

(Tim Scherzer, M.Sc., Dipl.-Ing. Matthias Zeppenfeld)

Deep Brain Stimulation is a way to effectively treat symptoms of several neurological diseases such as Parkinson’s disease. As part of the treatment, small electrodes are implanted into specific regions of the brain to provide electrical stimulation. The ZIM cooperation project StimInject, funded by the BMWi, investigates and develops different concepts and manufacturing processes for the realization of multi-segment electrodes by injection moulding, aiming for a better control of the resulting electrical field and thus minimizing possible side effects of the stimulation.

Cooperation Partner:
OSYPKA AG


AntiMik2

(Theresa Fischer, M.Sc., Markus Ahrens, M.Sc.) 

Germs occur in all areas of everyday life and can lead to dangerous infections, especially in sanitary facilities and hospitals. To reduce this risk of infection by multi-resistant hospital germs, antimicrobially equipped plastics, e.g. on surfaces and for packaging, should therefore be used to prevent colonisation by pathogenic germs. The aim of the project is the production of plastics with homogeneously dispersed, antimicrobially active additives. 

Cooperation Partner:
Süddeutsches Kunststoff Zentrum - Kunststoff-Forschung und -Entwicklung (www.skz.de)


Projects completed

TheverTec

(Valerie Köhler, M.Sc., Dr.-Ing. Miriam Haerst)

The great importance of functional, aesthetically pleasing teeth offers a market for the continuous optimization of dental prostheses and the materials used for them. As an alternative to currently used ceramics, more and more plastics or combinations of a ceramic framework and a polymeric veneer are used. A new process for veneering ceramic crowns and bridges with high-performance thermoplastics (e.g. PEEK) is being developed to exploit the advantages of plastics and at the same time meet the mechanical and optical requirements of dental prostheses.

Cooperation Partner:
Dreve ProDiMed GmbH
Pagoda Systems GbR
Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik, LMU München

PolyTol

(Dipl.-Ing. Andreas Robeck, Johannes Gattinger, M.Sc., Dipl.-Ing. Matthias Zeppenfeld, Prof. Erich Wintermantel)

 

In Germany plastics processing makes economic sense especially for highly complex and engineered processes. A decisive quality feature in the injection moulding process, especially of medical devices, is the early prediction and adherence to narrow tolerances of the manufactured components. Decisive influencing factors range from part design and simulation, through the injection mold and its production, to the choice of plastic and the appropriate injection molding machine technology.

Within the scope of this research project, in cooperation with the participating member companies of the Verbandes der Bayerischen Metall- und Elektroindustrie, a comprehensive understanding of the factors influencing the tolerances of an injection-moulded component is to be developed. The most important factors along the development and process chain should be considered and possibilities for predicting the achievable tolerances should arise. This is based on detailed economic efficiency considerations.

 

Cooperation Partner:
KME – Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH (www.kme-mittelstand.de)
DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG. (www.dehn.de)
emz-Hanauer GmbH & Co. KGaA (www.emz-hanauer.de)
KraussMaffei Technologies GmbH (www.kraussmaffei.de)
LTN Servotechnik GmbH (www.ltn.de)
MBFZ toolcraft GmbH (www.toolcraft.de)
Otto Dunkel GmbH (www.odu.de)
psm protech GmbH & Co. KG (www.psm-protech.com)
Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG (www.rohde-schwarz.de)
VDW GmbH (www.vdw-dental.com)
WEISS Kunststoffverarbeitung GmbH & Co KG (www.weiss-kunststoff.de)

SteriProd

(Dipl.-Ing. Markus Schönberger, Prof. Erich Wintermantel)

Plastics intended for implantation or otherwise in contact with body fluids and tissues, as well as components of other material classes, must be sterilized prior to this vital contact to prevent infection and subsequent inflammation. A particular disadvantage is that almost all sterilization processes lead to damage to the plastic, e.g. by breaking off the polymer chains, the formation of radicals or the initiation of corrosion, at the end a deterioration of the material properties and thus the serviceability or shelf life. We therefore develop processes that combine the shaping of a thermoplastic component and its sterilization in one process step.

Internal Project

SoftTube

(Dipl.-Ing. Miriam Haerst, Prof. Erich Wintermantel)

Medizinische Schläuche dienen der Förderung verschiedenster Medien. Sie werden für den Transport von Fluiden, Feststoffen und Gasen, wie zum Beispiel von Blut oder Medikamenten, verwendet. Je nach Anwendung sind anspruchsvolle Geometrien und mechanische Voraussetzungen oberstes Ziel der Fertigung, die außerdem die hohen medizintechnischen Anforderungen erfüllen muss.

In diesem Projekt wird ein Verfahren entwickelt, das eine hohe Variabilität für die Profilgeometrie elastischer Schläuche ermöglicht. Mit Berücksichtigung besonderer Werkstoffeigenschaften wird ein neues Maschinen- und Werkzeugkonzept erarbeitet, das eine kontinuierliche Formgebung mit hoher Genauigkeit realisieren soll. 

Internes Projekt

InDisc

(Dipl.-Ing. Erhard Krampe, Prof. Erich Wintermantel)

Bei der Verletzung einer Bandscheibe besteht neben konservativen Heilverfahren die Möglichkeit der Implantation von Bandscheibenersatzsystemen. Dabei wird unterschieden in Systeme, die die betroffenen Wirbelsegmente versteifen (z.B. mit einem Cage), und solche, die eine physiologische Beweglichkeit in Grenzen zulassen sollen (vollständiger, die Funktion möglichst erhaltender Bandscheibenersatz). Ziel des Forschungsvorhabens InDisc ist die Entwicklung eines Konzeptes für einen vollständigen Bandscheibenersatzes, bei dem div. neuartige Werkstoffkonzepte und Verarbeitungstechnologien umgesetzt und getestet werden sollen.

Internes Projekt

AntiMik

(Dipl.-Ing. Teresa Huppmann, Prof. Erich Wintermantel)

Keime treten in allen Bereichen des Alltags auf und können, vor allem in sanitären Einrichtungen und Krankenhäusern, zu gefährlichen Infektionen führen. Zur Reduzierung dieses Infektionsrisikos durch u.a. multiresistente Krankenhauskeime, sollen deshalb antimikrobiell ausgestattete Kunststoffe z.B. an Oberflächen und für Verpackungen prophylaktisch eingesetzt werden, um das Mikrobenwachstum zu minimieren.

Ziel des Projekts ist die Herstellung von Kunststoffen mit homogen dispergierten, antimikrobiell wirksamen Additiven, und der daraus entstehenden maximalen antimikrobiellen Wirksamkeit.

Kooperationspartner:
Süddeutsches Kunststoff Zentrum - Kunststoff-Forschung und -Entwicklung (www.skz.de)

2K-mini

(Dipl.-Ing. Vera Seitz, Prof. Erich Wintermantel)

Die stetige Weiterentwicklung von thermoplastischen Elastomeren (TPE) und Flüssigsilikonen (LSR) ermöglicht stoffschlüssige Hart-Weich-Verbindungen, die im Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren hergestellt werden. Bei ausreichender Haftung dieser Verbindungen sind keine Hinterschnitte und Durchbrüche zur Fixierung der Weichkomponente mehr nötig, was insbesondere bei kleinen Bauteilen zusätzliches Potenzial für die konstruktive Umsetzung und steigende Miniaturisierung schafft. Ziel des Projektes ist die Testung unterschiedlicher miniaturisierter Hart-Weich-Werkstoffverbunde für ihren Einsatz in der Medizintechnik.  Insbesondere sollen dabei thermoplastische Elastomere und Silikonelastomere bezüglich Verbundhaftung und Beständigkeit gegenüber medizinischen Umgebungsbedingungen miteinander verglichen werden.

Kooperationspartner:
Scholz - High Tech in Kunststoff GmbH (www.scholz-htik.de)

SteriCor

(Dipl.-Ing. Miriam Haerst, Dipl.-Ing. Markus Schönberger, Prof. Erich Wintermantel)

Während des Gebrauchs und der Aufbereitung von wiederverwendbaren Medizinprodukten werden diese chemischen und physikalischen Einflüssen ausgesetzt, wodurch die Alterungsvorgänge der Materialien beeinflusst werden.

Im Projekt SteriCor wird die Alterung von Thermoplasten im klinischen Einsatz untersucht. Dabei werden die Proben mit einer entsprechenden zyklischen Belastung beansprucht. Diese setzt sich aus dem wiederholten Ablauf von Gebrauch (Einlagerung und mechanischer Belastung), Reinigung, Desinfektion und Sterilisation zusammen.

Im Fokus der Untersuchung stehen spritzgegossene Hochtemperatur-Thermoplaste, die für medizintechnische Anwendungen eingesetzt werden. Um die Folgen des klinischen Einsatzes auf Thermoplaste zu untersuchen, werden die Proben in regelmäßigen Abständen optisch auf Spannungsrissbildung kontrolliert, sowie die verbleibenden mechanischen Eigenschaften untersucht.

Kooperationspartner:
Süddeutsches Kunststoff Zentrum - Kunststoff-Forschung und -Entwicklung (www.skz.de)

CorroMed

(Dr.-Ing. Michael Schaumann, Prof. Erich Wintermantel)

Durch die Kombination von mechanischen und chemischen Beanspruchungen kommt es bei Kunststoffen in vielen Fällen zu einer Rissentstehung, wodurch die Werkstoffeigenschaften stark verschlechtert werden. Diese sog. Spannungsrisse sind im Bereich der Medizintechnik von besonderer Bedeutung, da Wechselwirkungen zwischen Kunststoff und umgebendem Fluid (z. B. Blut, Tenside) zu einer Werkstoffschädigung führen und somit unmittelbar katastrophale Folgen für einen Patienten haben kann. Ziel des Projekts ist die zerstörungsfreie Spannungsrissuntersuchung mit Hilfe der Ultraschallprüftechnik sowie die Gewinnung neuer Erkenntnisse über die Spannungsrissbeständigkeit von in der Medizintechnik genutzten Kunststoffen in Kontakt mit medizinalen und therapeutischen Fluiden. 

Kooperationspartner:
Süddeutsches Kunststoff Zentrum - Kunststoff-Forschung und -Entwicklung (www.skz.de)

Oto-µ

(Dr.-Ing. Marc Hoffstetter, Prof. Erich Wintermantel)

Eine der häufigsten Ursachen für eine erhebliche Verschlechterung des Gehörs liegt an einem Defekt der drei Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss und Steigbügel). Nach aktuellem Stand der Technik lässt sich die schallleitende Funktion dieser knöchernen Kette im Bereich des Mittelohrs durch Implantate aus Keramik oder Metall in begrenzten Umfang wieder herstellen. Dadurch wird jedoch die Übertragungsfunktion der Schallleitung verändert und die Wahrnehmung von Sprache und Musik so verzerrt. Zusätzlich werden extreme Schalldrücke, anders als beim gesunden Ohr, ungedämpft direkt auf das Innenohr übertragen wodurch dieses geschädigt werden kann. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Mittelohrimplantates dessen Übertragungsfunktion sich dem physiologischen Normalzustand best möglich annähert und welches durch eine adaptierte Dämpfungscharakteristik den Patienten vor einer weiteren Schädigung des Gehörs schützt.

Kooperationspartner:
Klinik- und Polyklinik für HNO der Medizinischen Hochschule Hannover
Scholz - High Tech in Kunststoff GmbH (www.scholz-htik.de)
ITEM - The Biotooling Company GmbH

MICRO INJECT – Mikrospritzgießen in der Medizintechnik

(Dr.-Ing. Ingo Jumpertz, Dr.-Ing. Daniel Ammer, Prof. Erich Wintermantel)

Zum Einen wurde im Rahmen des Projekts eine Kleinstspritzgießmaschine entwickelt und realisiert, die sich durch Ihre Größe, ihr geringes Gewicht, einen niedrigen Preis und ihre Funktionalität auszeichnet. Den Schwerpunkt bildet ein innovatives Einspritzkonzept mittels Linearmotor, welches eine reproduzierbare und präzise Fertigung medizinischer Mikroteile ermöglicht. Zum Anderen werden an den bereits verfügbaren Spritzgießanlagen des Instituts Untersuchungen im Bereich Mikrospritzgießen durchgeführt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Herstellung von mikrostrukturierten Bauteilen für den medizinischen Einsatz.

BIOVALVE

(Dr.-Ing. Henning Schlicht, Dr.-Ing. Hongbin Wu, Prof. Erich Wintermantel)

5-10 % der Bevölkerung hat das Problem, dass Mageninhalt (Gastrische Flüssigkeiten) in die Speiseröhre zurückfließt. Die Zellen in der Speiseröhre können durch den Kontakt mit dieser Flüssigkeit beschädigt werden. Dies führt zu klinischen Beschwerden (Sodbrennen), Schluckstörungen und im Endstadium zum Krebswachstum.

Im Rahmen des Projekts soll ein Implantat entwickelt werden, das die Schließmuskelfunktion vom Magen zur Speiseröhre verstärkt und dadurch den Rückfluss (Reflux) der Magensäure verhindert.

Kooperationspartner: 
Arbeitsgruppe MITI des Klinikums Rechts der Isar, München

DegBladd

(Dr.-Ing. Nina Laar, Prof. Erich Wintermantel)

Etwa 17% der Gesamtbevölkerung Westeuropas leidet am Syndrom der überaktiven Harnblase, dem vielfach eine Blasenmuskelüberaktivität zugrunde liegt. Dieser chronische Zustand ist oft mit Begleiterkrankungen wie Schlafstörungen, Depressionen sowie Harnwegs- und Hautinfektionen assoziiert. Eine orale medikamentöse Therapie ist aufgrund systemischer Nebenwirkungen limitiert.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines resorbierbaren, die Blasenmuskelaktivität dämpfenden Drug-Release-Systems, welches mittels Katheter direkt in der Harnblase platziert wird.

Kooperationspartner:
Institut für Kunststoffverarbeitung, RWTH Aachen
Klinik für Urologie, Universitätsklinikum Aachen

OPTIPET

(Dr. rer.nat. Paula Fraga Garcia, Prof. Wintermantel)

Das Projektziel ist die Entwicklung neuer, innovativer Lösungen im Bereich der Lebensmittelverpackungsindustrie, hier speziell der PET-Flaschen für die Getränkeindustrie. Auf der Grundlage der erarbeiteten Lösungen sollen neue, verwandte Verpackungslösungen im Bereich der Medizintechnik erschlossen werden.

Die inhaltlichen Projektziele stellen zu einem Teil das Erarbeiten von Techniken zur Erhöhung der O2 und CO2 Barrieren, sowie der Aseptik der heute verwendeten PET-Materialien dar. Weiterhin werden Ansätze aus der Nanotechnologie auf ihren Nutzen für die hier angesprochenen Problemfelder eingehend untersucht.

Kooperationspartner:

Krones AG, Neutraubling
ITEM GmbH, Garching