Methoden zur Automatisierung von Handhabungsprozessen unter kryogenen Umgebungsbedingungen

In der heutigen Industrie ist die Automatisierung ein allgegenwärtiger Faktor, selbst in Nischenanwendungen wie der Kryokonservierung. Die manuelle Handhabung von biologischen oder toxischen Proben ist in For-schungseinrichtungen immer noch die Norm. Die Konservierung und Lagerung solcher Proben erfolgt in sogenannten Kryobanken bei Temperaturen zwischen -130 °C und -196 °C. In heute üblichen Kryobanken werden die Proben oft mit sperriger Schutzkleidung von Hand ein- und ausgelagert oder bewegt. Dies ist notwendig, da ein erhebliches Verletzungsrisiko für den Arbeiter durch Kälteverbrennungen sowie eine Gefährdung der Pro-benintegrität durch Beschädigung und Erwärmung oder auch Temperaturwechsel besteht. Zur Überwindung dieser Probleme ist eine Vollautomatisierung bei Temperaturen unter -130 °C wünschenswert.

Im Rahmen des von der DFG geförderten Projektes „Methoden zur Automatisierung von Handhabungsprozessen unter kryogenen Umgebungsbedingungen“ werden am match in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT, Sulzbach/Saar) Ansätze zur Automatisierung der Handhabungsprozesse in Biobanken für die Kryokonservierung im Temperaturbereich unterhalb von -130°C erforscht.

Die Herausforderung besteht darin, die Funktionalität der Maschinenkomponenten (Gelenke, Sensorik, Energieversorgung etc.) in diesem Temperaturbereich zu gewährleisten, um die Biobank bei einem konstant niedrigen Temperaturniveau betreiben zu können. Dies soll die Beschädigung der Proben durch Temperaturschwankungen verhindern und gleichzeitig die Effizienz und Reproduzierbarkeit der Handhabungsprozesse steigern. Die Basis des Automatisierungssystems bildet ein Parallelroboter. Seine Struktur erlaubt es, die Antriebstechnik vom Tieftemperaturbereich zu entkoppeln und außerhalb, d.h. im Warmbereich, zu platzieren.

Um die Antriebsbewegung an die Endeffektor-Plattform zu übertragen, werden am match Methoden zur Gestaltung passiver Festkörpergelenke erforscht, sodass diese bei den geforderten Temperaturen eingesetzt werden können, z.B. unter Verwendung eines geeigneten Temperierungskonzepts.