Produktionstechnisches Zentrum Berlin

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Produktionstechnisches Zentrum Berlin"

Kathrin Walter
vor 7 Jahren
Abrufe

1 Produktionstechnisches Zentrum Berlin Ihr Partner für angewandte Forschung, Entwicklung und Umsetzung Biofilme in Technischen Anlagen 31. Mai 2016 Dr.-Ing. Anja Spielvogel

2 Das PTZ im Überblick Fraunhofer-Gesellschaft Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) Unternehmensmanagement Prof. Dr.-Ing. H. Kohl Technische Universität Berlin Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) Montagetechnik und Fabrikbetrieb Prof. Dr.-Ing. G. Seliger Virtuelle Produktentstehung Prof. Dr.-Ing. R. Stark Produktionssysteme Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. E. Uhlmann Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. J. Krüger Füge- und Beschichtungstechnik Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Qualitätsmanagement Prof. Dr.-Ing. R. Jochem Medizintechnik Kommissarische Leitung: Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. E. Uhlmann Mikroproduktionstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. E. Uhlmann Industrielle Informationstechnik Prof. Dr.-Ing. R. Stark Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. E. Uhlmann Industrielle Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. J. Krüger Füge- und Beschichtungstechnik Kommissarische Leitung: Prof. Dr.-Ing. R. Stark Qualitätswissenschaft Prof. Dr.-Ing. R. Jochem 2

Organisation und FuE-Aktivitäten der Abteilung

Entwicklung von Verfahren und Anlagen zur abtragenden

Maschinen- und Messtechnik Entwicklung von Maschinen und

3 Organisation und FuE-Aktivitäten der Abteilung Mikroproduktionstechnik 150 µm 3 µm 150 µm Gruppe Mikrozerspanung Hochpräzisions- und Ultrapräzisionszerspanung Gruppe Mikroabtragen Entwicklung von Verfahren und Anlagen zur abtragenden Bearbeitung Gruppe Produktionstechnik für Biotechnologie Entwicklung von Produktionsmethoden für ressourceneffiziente biotechnologische Prozesse Gruppe Maschinen- und Messtechnik Entwicklung von Maschinen und Maschinenkomponenten mit integrierter Messtechnik FG Mikro- und Feingeräte Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Gitterfertigung 5

Mikroproduktion und Biotechnologie eine Größenordnung Bauteile und Systeme die mindestens ein Maß 1 µm haben Anforderung an Umgebungsbedingungen Buehler, M. J. and Ackbarow, T.

4 Mikroproduktion und Biotechnologie eine Größenordnung Bauteile und Systeme die mindestens ein Maß 1 µm haben Anforderung an Umgebungsbedingungen Buehler, M. J. and Ackbarow, T. (2007) Fracture mechanics of protein materials. Materials Today 10, Physikalische Gesetze für die Mikroumgebung Großes Oberflächen/ Volumenverhältnis Kapillarkräfte und Oberflächenladungen dominieren über Gravitation Strömungsdynamik Diffusionswege 4

5 Mikroproduktion trifft Biotechnologie Mikrofluidischer Blutplasmaseparator Anwendungsorientierte Herstellung von Mikrofluidiken und Mikrooptik Up- und Downstream Technologien für die Biotechnologie Homogenisator Konstruktion und Umsetzung Homogenisator Zentrifuge Mikrobiologische Management Technischer Fluide Kontaminationen, Nachweis und Gegenmaßnahmen, Biofilme in KSS Anlagen Biofilm Vitalität und Dichte Biodegradierbare Biopolymere Biotechnologie Fertigungstechnologien R. eutropha H16, TEM Quelle: Jiamin Tian Zellfreie Proteinexpression 12 5

6 Technische Fluide sind nicht immun Wasserbasierte Kühlschmierstoffe, Farben, Lacke Wasserbasierter Kühlschmierstoff Kathodische Tauchlackierung und polymere Grundstoffe sind regelmäßig mit Mikroorganismen kontaminiert Fragestellungen Welche Organismen sind vorhanden? Wo sind sie vorhanden? Wie sind sie vorhanden? Nachweisverfahren Klassische Mikrobiologie kombiniert mit Molekularbiologie Mikroskopie Polymerprobe (Kaugummi, Polyisopren) 6

and biofilms in technical fluids and its impact on

7 Mikroorganismen in KSS Anlagen Langbein et al. Analysis and detection of microbial contamination and biofilms in technical fluids and its impact on fluid management. In: New Biotechnology. vol. 29;

Folgende Gefährdungen durch biologische Arbeitsstoffe sind möglich: Infektionen durch bestimmte Bakterien der RG2

8 Derzeitiges Mikrobiologisches Management Biofilmbildung auf Trägermaterial Geregelt in der TRGS 611 Keimzahlbestimmung bei Bedarf und mindestens monatlich in Zentralanlagen ph Wert Messung mindestens wöchentlich Folgende Gefährdungen durch biologische Arbeitsstoffe sind möglich: Infektionen durch bestimmte Bakterien der RG2 Sensibilisierung der Atemwege durch bestimmte Mikroorganismen Toxische Wirkungen (Endotoxine und ähnlich wirkende Substanzen) Keimzahlbestimmung 8

9 Untersuchung und Vergleich stark kontaminierter KSS Proben Gesamtkeimzahl [ZZ/ml] Grenzwert ph Wert ph Korrelation / Zellzahl nicht eindeutig D E F G H I K L M N O R S T U W X Z AA AB Probe 9

Simulation eines Kühlschmierkreislauf im Labor Bakterien im frischen Kühlschmierstoff nicht überlebensfähig 1,00E+10 1,00E+09 1,00E+08 1,00E+07 10 9 8 7 ZZ/ml 1,00E+06

10 Simulation eines Kühlschmierkreislauf im Labor Bakterien im frischen Kühlschmierstoff nicht überlebensfähig 1,00E+10 1,00E+09 1,00E+08 1,00E ZZ/ml 1,00E+06 1,00E+05 1,00E+04 1,00E+03 1,00E+02 1,00E ph Wert 1,00E Zeit in Tage 0 Becken 2 ZZ/ml Becken 2 ph Wert Becken 3 ZZ/ml Becken 3 ph Wert 10

11 Langzeituntersuchungen an einer Drehmaschine Entwicklung der Keimzahl und des ph Werts über 28 Wochen cfu/ml 1,00E+03 1,00E+02 1,00E+01 1,00E Zeit in Wochen ph Wert cfu/ml ph 11

luteus Bacillales Bacillaceae Bacillus licheniformis Bacillus megaterium Bacillus pumilus Bacillus

12 Untersuchung der Oberflächen der Drehmaschine nach Entleerung des KSS Kreislaufes Order Family Microorganism Tank outside Pump MWF nozzle Tank inside Actinomycetales Micrococcaceae Micrococcus luteus Bacillales Bacillaceae Bacillus licheniformis Bacillus megaterium Bacillus pumilus Bacillus subtilis Staphylococcaceae Staphylococcus warneri Pseudomonadales Pseudomonadaceae Pseudomonas libanensis 12

Untersuchungen von Fräs- und Drehmaschinen an verschiedenen Standorten Maschine

Fräsmaschine M4 (Mikromat) Fräsmachine M5 (Traub) Drehmaschine Dichte 1 (µg/cm³)

93,3±1,1 83,4±9,3 87,7±4,8 Biodiversität 2 B 39 20 5 7 8 Biodiversität 2 F 13 6 6

13 Untersuchungen von Fräs- und Drehmaschinen an verschiedenen Standorten Maschine M1 (E35) Fräsmaschine M2 (LPZ) Drehmaschine Schmierstoff A B M3 (DMU) Fräsmaschine M4 (Mikromat) Fräsmachine M5 (Traub) Drehmaschine Dichte 1 (µg/cm³) 17,2 ± 2,7 6,2±1,1 3,1±0,9 5,9±0,9 6,0±1,4 Water content (%) 95,2±0,7 92,0±5,3 93,3±1,1 83,4±9,3 87,7±4,8 Biodiversität 2 B Biodiversität 2 F E35 LPZ Mikromat 1 durchschnittliche Höhe 10 µm 2 Anzahl der Spezies auf Grundlage von 16S D 16

Aufgabenstellung: Mikrobiologisches Monitoring,

Berücksichtigung des hygienischen Designs der

Mikrobiologie und Chemie Werkzeugherstellung und

14 Mikrobiologisches Management in der Produktionstechnik Interdisziplinäre Aufgabenstellung: Mikrobiologisches Monitoring, Ermittlung von Ursache- Wirkungsbeziehungen Maschinenentwicklung und Einsatz von wassermischbaren Kühlschmierstoffen unter Berücksichtigung des hygienischen Designs der Anlagen Qualitätskontrolle durch ausgereifte Messtechnik und schnelle Analytik unter Berücksichtigung der vorhanden Biofilme Mikrobiologie und Chemie Werkzeugherstellung und -entwicklung Präzisionsbearbeitung 3D-Oberflächenmessung F f Fluoreszenzmikroskopie FEM Analyse Primacon PFM D Alicona InfiniteFocus 17

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Pascalstrasse Berlin Tel.: +49 (0)30 / anja.spielvogel@ipk.fraunhofer.de Internet: 18

Ähnliche Dokumente

Studiengang: Maschinenbau. Abschlussart: Bachelor. Studienprüfungsordnung: StuPO Datum der Studienprüfungsordnung:

Studiengang: Maschinenbau. Abschlussart: Bachelor. Studienprüfungsordnung: StuPO Datum der Studienprüfungsordnung: Studiengang: Maschinenbau Abschlussart: Bachelor Studienprüfungsordnung: StuPO 25.01.2006 Datum der Studienprüfungsordnung: 25.01.2006 generiert am: 02.10.2015 15:58 Uhr Maschinenbau Fakultät: Fakultät