Prof. Dr.-Ing. Mark Vehse

Lehrveranstaltungen:

  • MBB1600 - CAD und Maschinenelemente I
  • MBB/MSEB1800 - Konstruktionssystematik
  • WMBB1500 - 3D-CAD I (Schwerpunkt: systematische Produktentwicklung/Konstruktion)
  • WMBB1510 - 3D-CAD II (Schwerpunkt: Additive Fertigung)

 

Aktuelles:

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Zur Person

Herr Vehse studierte an der HAWK HHG in Göttingen Physiktechnik (Dipl.-Ing. (FH)) und im Aufbaustudium Optical Engineering/Photonics (M.Sc.). Nach 5 Jahren Tätigkeit beim Scheinwerferspezialisten Automotive Lighting folgte eine Rückkehr in die Forschung an der Universität Rostock. Dort schloss er seine Arbeiten 2014 mit einer Promotion an der Fakultät Maschinenbau und Schiffstechnik (Lehrstuhl für Fluidtechnik und Mikrofluidtechnik, Prof. Seitz) im Schwerpunkt Additive Fertigung für die Medizintechnik ab. Folgend war er als Leiter für Entwicklung/Musterbau/Konstruktion bei der GRASS Hetal-Werke Franz Hettich GmbH & Co. KG in Alpirsbach tätig. An der Hochschule Stralsund übernimmt er seit März 2017 hauptsächlich Vorlesungen rund um Konstruktion und Produktentwicklung. In der Forschung fokussieren sich seine Aktivitäten auf die Additiven Fertigungsverfahren/Medizintechnik. Seit Juli 2019 ist Prof. Vehse Prodekan der Fakultät für Maschinenbau.

 

Herr Vehse ist der fachliche Vertreter der Hochschule Stralsund im Fachbereichstag Maschinenbau e.V. (FBTM e.V.).

"Der Verein fördert die Wissenschaft und Forschung sowie die Erziehung und Bildung durch Einsatz frei zugänglicher Informationen, frei zugänglicher Veranstaltungen und kostenloser Beratung in Beruf, Studium und Lehre im Fachgebiet Maschinenbau."(Vereinsziel, siehe Website FBTM e.V.)

 

ResearchGate Profil

Google Scholar Profil

Forschung/ Entwicklung

Technische Systeme, Robotik:

  • Autonome wandlungsfähige Robotersysteme
  • Automated Guided Vehicles
  • Handlingsysteme für die Automatisierung
  • Smart Farming Anwendungen
  • weitere Informationen u.a. unter: Productive4.0  und ArtIFARM

 

Additive Fertigung:

  • Verfahren und Maschinen im Bereich Additiver Fertigung
  • Additive Fertigung von individualisierten medizintechnischen Implantaten
  • Drug Delivery Systeme für additiv gefertigte Implantate
  • Entwicklung und Fertigung medizintechnischer Produkte für die Orthopädie (Additive Fertigung)

Weitere Informationen: Schwerpunkt: Gesundheitstechnologien/E-Health und Gesundheitswirtschaft

Leistungsangebot

Leistungsangebot:

  • Entwicklung und Konstruktion von Produkten und Vorrichtungen
  • Fertigungsgerechte Konstruktion für die Additive Fertigung
  • Untersuchung der Reinraumtauglichkeit von Komponenten und Systemen (ISO7, ISO3)
  • Automatisierungslösungen für untershciedliche Fertigungsumgebungen
  • Auslegung optischer und lichttechnischer Systeme
  • Rapid Prototyping / Additive Fertigung
  • F&E-Beratung im Bereich Design-to-Cost / Target Costing
  • Beratung im Bereich Laserschutz und Lasersicherheit
  • Beratung bei der Erarbeitung, Etablierung und Optimierung von Prozessen und Abläufen in der F&E
  • Beratung im Bereich Intellectual Property Management in der F&E

Ausstattung: 

  • Labor für CAD: PC’s mit SolidWorks, RobotWorks, CamWorks - A0-Plotter
  • Zugriff auf unterschiedlichste Additive Fertigungsverfahren (ggf. über Partner)
  • Demonstrator Automotive Headlamp (ILS)
  • Automatisierungslösungen als Demonstratoren
  • Partikelmesstechnik Reinraumtechnologie
Publikationen / Preise
Begutachtete Artikel / Konferenzbeiträge / Manuskripte
S. F. Klimaschewski, R. Raschke, and M. Vehse, “Additive manufacturing for health technology applications”, Journal of Mechanical and Energy Engineering (JMEE), vol. 3, no. 3, pp. 215-220, 2019      
S. F. Klimaschewski, M. Vehse “3D printing of hydrogel scaffolds based on poly(ethylene glycol) di-acrylate”, Conference Additive Manufacturing Meets Medicine, Lübeck, September 12-13, 2019, Trans. AMMM, vol. 1, no.1, p. 145-146, 2019      
R. Raschke, M. Vehse “Polyamide based wrist orthosis generated by selective laser sintering”, Conference Additive Manufacturing Meets Medicine, Lübeck, September 12-13, 2019, Trans. AMMM, vol. 1, no.1, p. 109-110, 2019      
S. F. Klimaschewski, R. Raschke, M. Vehse "Additive Manufacturing Applications for Health Technology" Proc. XXIV. International Symposium "Research-Education-Technology" Gdansk, May 16th – 17th 2019, p. 15, 2019      
M. Vehse, H. Seitz "Diode Laser Curing as Micro Manufacturing Technology - A Review -" Proc. XXIII. International Symposium „Research-Education-Technology”, vol. 23, p. 179-185, 2017      
M. Vehse, S. Petersen, H. Seitz "High resolution photopolymerization technique for fabrication of hydrogel based scaffolds" Biomed. Eng.-Biomed. Tech. 2017, vol. 62, iss. s1, p.212, 2017      
M. Vehse „Mikro-Stereolithographie-Anlage auf der Basis eines linear verfahrbaren Diodenlasers” Dissertation, Verlag Dr. Hut, München, 2014 (ISBN 978-3-8439-1650-9)      
M. Vehse, S. Petersen, K. Sternberg, K.-P. Schmitz, H. Seitz „Drug delivery from poly(ethylene glycol) diacrylate scaffolds produced by DLC based micro-stereolithography” Macromol. Symp., vol. 346, iss. 1, p. 43-47, 2014      
M. Vehse, H. Seitz „(Micro-) Stereolithography based on Diode Laser Curing (DLC) and its Potential Applications in Tissue Engineering” BiomedTech, vol. 59, iss. S1, p. 276-278, 2014      
M. Vehse, H. Seitz „A new Micro-Stereolithography-System based on Diode Laser Curing (DLC)“ Int. J. Prec. Eng. and Manuf., vol., 15, no. 10, p. 2161-2166, 2014      
M. Vehse, S. Petersen, P. Oldorf, R. Peters, F. Bendig, C. Schuster, C. Merschjann, S. Lochbrunner, K.-H. Meiwes-Broer, K. Sternberg, K.-P. Schmitz, H. Seitz „Drug delivery from laser drilled discrete drug depots“ BioNanoMaterials, vol. 14, iss. 1, p. 36, 2013      
M. Vehse, S. Petersen, K. Sternberg, H. Seitz „Drug delivery from photo polymerized poly(ethylene glycol) diacrylate scaffolds” Polym. Adv. Technol., vol. 24, iss. S1), p. 156-157, 2013      
C. Schuster, C. Merschjann, N. Rothe, S. Fiedler, R. Irsig, K.-H. Meiwes-Broer, M. Vehse, H. Seitz, V. Senz, K. Sternberg, S. Lochbrunner „Machining of biocompatible polymers with shaped femtosecond laserpulses“ BiomedTech, vol. 58 (suppl. 1), DOI: 10.1515/bmt-2013-4085, 2013      
S. Fiedler, R. Irsig, J. Tiggesbäumker, C. Schuster, C. Merschjann, N. Rothe, S. Lochbrunner, M. Vehse, H. Seitz, E.-D. Klinkenberg, K.-H. Meiwes-Broer „Machining of biocompatible ceramics with femtosecond laser pulses“ BiomedTech, vol. 58 (suppl. 1), DOI: 10.1515/bmt-2013-4093, 2013      
M. Vehse, H. Seitz „Kompakte Mikro-Stereolithographieanlage auf Basis eines Diodenlasers“, Proceeding Rapid Tech Erfurt, Anwendertagung, 2013      
M. Vehse, M. Löbler, K-P. Schmitz, H. Seitz „Laser induced surface structure on stainless steel influences cell viability“, BiomedTech, vol. 57, iss. S1, p. 419-421, 2012      
M. Vehse, M. Gieseke, S. Fiedler, S. Petersen, R. Irsig, V. Senz, M. Löbler, M. Hustedt, S. Kaierle, H. Haferkamp, K. Sternberg, K.-P. Schmitz, S. Lochbrunner, K.-H. Meiwes-Broer, H. Seitz „Loading method for discrete drug depots on implant surfaces“, BiomedTech, vol. 57, iss. S1, p. 1089-1092, 2012      
M. Gieseke, V. Senz, M. Vehse, S. Fiedler, R. Irsig, M. Hustedt, K. Sternberg, C. Nölke, S. Kaierle, V. Wesling, J. Tiggesbäumker, K.-H. Meiwes-Broer, H. Seitz, K.-P. Schmitz, H. Haferkamp „Additive Manufacturing of Drug Delivery Systems”, BiomedTech, vol. 57, iss. S1, p. 398-401, 2012      
[M. Löbler, M. Vehse, H. Seitz, K-P. Schmitz „Laser structuring of silica surface improves cell adhesion”, BiomedTech, vol. 57, iss. S1, p. 423-425, 2012      
S. Fiedler, R. Irsig, M. Gieseke, M. Vehse, V. Senz, A. W. Oniszczuk, J. Tiggesbäumker, C. Schuster, A. V. Svanidze, N. Rothe, S. Kaierle, M. Hustedt, H. Haferkamp, K. Sternberg, K.-P. Schmitz, H. Seitz, S. Lochbrunner, K.-H. Meiwes-Broer „Material Processing with Femtosecond Laser Pulses for Medical Applications”, BiomedTech, vol. 57, iss. S1, p. 603-605, 2012      
C. Schuster, N. Rothe, A. V. Svanidze, S. Fiedler, R. Irsig, J. Tiggesbäumker, V. Senz, M. Vehse, H. Seitz, S. Lochbrunner „Material processing with shaped femtosecond laser pulses”, BiomedTech, vol. 57, iss. S1, p. 894-896, 2012      
R. Irsig; S. Lochbrunner; K.-H. Meiwes-Broer, H. Seitz; J. Tiggesbäumker; M. Vehse, „Oberflächenstrukturierung mit ultrakurzen Laserpulsen“, BiomedTech, vol. 55, iss. S1, p. 46-47, 2010      
Nicht begutachtete Artikel / Konferenzbeiträge
M. Vehse „Additive Fertigung in der Medizintechnik" Workshop zum Forschungsschwerpunkt „Plasma for Life“, Göttingen, 19.09.2019 (invited)      
M. Vehse, H. Seitz „Kompakte Mikro-Stereolithographieanlage auf Basis eines Diodenlasers“ Workshop 3D Druck: Verfahren und Anwendungen, Darmstadt, 13.11.2013 (invited)      
M. Vehse, J. Hennig, H. Seitz „Mikro-Stereolithographie als Fertigungsverfahren für die Mikrofluidik“ Workshop „Kleine Volumenströme in der Medizintechnik“, Lübeck, 05.06.2013      
H. Seitz, M. Vehse „Selektive Wirkstoffbeladung von Implantat‐Oberflächen mittels Einzeltropfenerzeuger“ Workshop „Kleine Volumenströme in der Medizintechnik“, Lübeck, 13.06.2012      
M. Vehse, H. Seitz „Mikro-Stereolithographieverfahren zur Verarbeitung von Biopolymeren“, Workshop und Evaluierung Department Life, Light and Matter, 03.05.2012      
H. Froehlich, B. Stauss, M. Vehse: „HID-Front Lighting Performance with D3 / D4 bulbs” 7th International Symposium on Automotive Lighting (ISAL); Darmstadt, Vol. 12, p. 567-572, 2007      
Schutzrechte und Schutzrechtsanmeldungen
H. Abele, M. Vehse „PIVOTING DEVICE FOR CORNER CABINET FURNITURE" europäisches Patent, EP3066958B1, 03. April 2019      
M. Vehse „SUSPENSION DEVICE FOR FURNITURE” europäisches Patent, EP3120731B1, 09. Mai 2018      
H. Abele, W. Haberer, M. Vehse „Tragsäule, Schwenkeinrichtung für ein Schrank-Möbel und Möbel" deutsches Gebrauchsmuster, DE 202015107044U1, 23. Dezember 2015      
M. Vehse „Aufhängevorrichtung für Möbel“ deutsches Gebrauchsmuster, DE202015007611U1, 04. November 2015      
H. Abele, M. Vehse „DEVICE FOR SUPPORTING A SUPPORT LAYER, PIVOTING DEVICE FOR CORNER CABINET FURNITURE AND SUPPORT LAYER“ europäische Patentanmeldung EP3066958A1, 10. März 2015      
M. Vehse „Aufhängevorrichtung für Möbel“ deutsches Gebrauchsmuster, DE202015005236U1, 23. Juli 2015      
H. Abele, M. Vehse „Vorrichtung zur Abstützung eines Tragbodens, Schwenkeinrichtung für ein Eckschrank-Möbel und Tragboden“ deutsches Gebrauchsmuster, DE202015101210U1, 10. März 2015      
M. Vehse, H. Seitz „Stereolithographie-System“ deutsche Patentanmeldung, DE102013021961A1, 20. Dezember 2013      
M. Vehse, H. Seitz, J. Hennig „Stereolithographie-System“ internationale Patentanmeldung WO2013182913A3, 11. Juni 2013      
M. Vehse, H. Seitz, J. Hennig „Stereolithographie-System“ deutsche Patentanmeldung DE102012011418A1, 08. Juni 2012      
M. Vehse, H. Seitz, N. Grabow, K.-P- Schmitz, V. Senz, K. Sternberg „Wirkstoff freisetzendes Implantat und Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung“ deutsche Patentanmeldung DE102012208615A1, 23. Mai 2012      
M. Vehse, T. Fuhrmann, E.-O. Rosenhahn, M. Brendle „Kraftfahrzeugscheinwerfer“ deutsches Patent, DE102006045525B4, 27. September 2006      
Innovationspreise

3. Platz beim Ideenwettwerb: Inspired - DER IDEENWETTBEWERB.InMV (Dezember 2013)

Team: „TriDblue“ – Mark Vehse, Maren Kopp, Christian Polzin

 

2. Platz beim Innovationspreis des VTMV - Inno Award (Juni 2013)

Team: „Mikro-STL-Anlage“ – Mark Vehse, Hermann Seitz, Jörn Hennig

An der HOST betreute Abschlussarbeiten (Erstgutachter)
Janik Wehrmann Konzeption einer Simulation wandlungsfähiger, mobiler Robotersysteme in Prodktionsprozessen M.Eng. 2020
Sebastian Reinhardt Ermittlung und Vergleich mechanischer Eigenschaften von pulvermetallurgischen Werkstoffen, die über CEM-3D-Druck und über das MIM-Verfahren hergestellt wurden B.Eng. 2020
Reik Schick Automatisierung des Montageprozesses von Permanentmagneten in ein Rotorblechpaket eines Elektromotors M.Eng. 2020
Naveen Garg Development of a Torque Test Bench for the torque measuring shaft of an E-bike drive M.Eng. 2020
Vitalii Opykhailo Entwicklung eines Tragegestells für die medizinische Absaugung B.Eng. 2020
Dorian Froriep Konzeptentwicklung und Konstruktion eines Teststands für kontinuierliche Mischer und Konditionierer B.Eng. 2020
Riccard Twachtmann Konzeptentwicklung zur Integration elektronischer Schaltungen in Kunststoffteile durch den Einsatz hybrider 3D-Druckverfahren M.Eng. 2020
Arjun Patel Integration eines KUKA Roboters in die Produktion, Entwicklung eines Produktionsablaufes und Erarbeitung einer Vorlage zur Bestimmung des Arbeitsaufwandes bei Roboterfertigung M.Eng. 2020
Baptiste Rietz Methodische Bewertung einer effizienzoptimierten Prozesskette in der additiven Fertigung M.Eng. 2020
Simon Daut Aufzeigen konstruktiver Änderungsmöglichkeiten und deren Umsetzung hinsichtlich der Verbesserung der Lebensdauerfestigkeit einer Überladebrücke B.Eng. 2020
Eric Bohne Entwicklung einer Methode zur Justage von Laserscheidanlagen für die Herstellung von vaskulären Implantaten M.Eng. 2020
Johannes Bruhns Entwurf und Konstruktion eines modularen Wohnsystems für den Mercedes-Benz Viano (W639) B.Eng. 2019
Konstantin Focking Neuentwicklung eines Airbag-Luftsack-Leitsystems M.Eng. 2019
Oliver Behm Konzeptentwurf zur Optimierung des Wechselkoffersystems vom Typ ***** GmbH M.Eng. 2019
Peter Stövesand Entwicklung einer alternativen Lösung (Mechanik und Antrieb) zum bestehenden Sprüharm des Silo-RoBoFox, einem Produkt der ***** GmbH B.Eng. 2019
Ole Wapenhans Konstruktion eines Teststandes zur Entwicklung einer regenerativen Warmluftfassade B.Eng. 2019
Robert Raschke Entwurf und additive Fertigung einer patientenindividuellen Orthese B.Eng. 2019
Sven F. Klimaschewski Entwicklung eines auf PEGDA basierenden Hydrogels für ein Additives Fertigungsverfahren B.Eng. 2019
Alexander Much Automatisierung eines Transport- und Sortiersystems B.Eng. 2019
Tom Schliereke Entwurf eines Achssystems für Schwerlasttransportsysteme B.Eng. 2019
Mona Gutzeit Entwicklung und Konzeption einer Matrixheckleuchte B.Eng. 2019
Sebastian Rother Erprobung und Optimierung einer hydraulischen Seitenpallung für Dockprozesse der ***** GmbH & Co. KG B.Eng. 2019
Tobias Reiter Konzeptionierung des Konstruktionsmanagements für die ***** GmbH nach DIN EN ISO 9001:2015 M.Eng. 2018
Simon Busse Untersuchungen zur Fertigung eines Urmodells mit einem Industrieroboter an ausgewählten Bauteilen eines Prototypen-Fahrzeugs M.Eng. 2018
Johannes Ott Konstruktion eines Chassis für ein Fahrzeug der "Urban Concept" Klasse M.Eng. 2018
Christian Maelz Automatisierte 3D-Rekonstruktion von Oberflächen unter Einsatz von Industrierobotern zur Anwendung in CAD-Systemen M.Eng. 2018
Fritz Weber Funktionsintegration eines elektronischen Systems auf einen Kunststoffträger in einen Knauf einer Shift-by-Wire Schaltung mittels Laserstrukturierung und Substitution einer flexiblen Leiterplatte M.Eng. 2018
Benjamin Hess Entwicklung einer mobilen Trägerplattform für das Handling von Monitor Equipment im Unterwasserbereich von Offshore Windenergieanlagen M.Eng. 2018
Jacob Forster Evaluierung von Strahlführungssystemen hinsichtlich der Verbesserung des SLM-Prozesses B.Sc. 2018
Eric Bohne Machbarkeitsuntersuchung einer automatischen Rohrbestückung von UKP- und Faserlasern zum Schneiden von resorbierbaren Scaffolds B.Eng. 2018
Clemens Scheiwe Development Concept of a Power Transfer Unit in Swash Plate Design Including Comparison of Fixed and Variable Design M.Eng. 2018
Andreas Gerecke Entwurf innovativer BHKW Gehäusekonzepte M.Eng. 2017
Konstantin Focking Weiterentwicklung einer Sitzlehnenentriegelung B.Eng. 2017
Baptiste Rietz Analyse von additiven Fertigungsverfahren zur Herstellung von Shims für die Luftfahrtindustrie B.Eng. 2017
Aktuelle Projekte
ArtIFARM - Artificial Intelligence in Farming

Das Konzept "ArtIFARM - Artificial Intelligence in Farming" stellt Lösungswege für die Landwirtschaft vor, um Pflanzenschutzmittel via Smart Farming effektiver einzusetzen und die CO2-Bilanz der landwirtschaftlichen Betriebe zu verbessern.

Ziel von ArtIFARM ist die Vernetzung aller Akteure in der definierten Region zur Verbesserung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit. Dazu werden drei Umsetzungsfelder definiert: 1. Intelligentes Feld-Aussaatmanagement; 2. Intelligentes Maschinen- und Lagerkapazitäts-Sharing und 3. Intelligente Beschaffungs- und Vertriebsgemeinschaften. Damit liefert ArtIFARM nicht nur einen entscheidenden Beitrag zur Reduzierung von Herbiziden, Pestiziden und Dünger, sondern verbessert zusätzlich die ökologischen CO2-Bilanz der Landwirte. Das adressierte Innovationsfeld „Intelligente Landwirtschaft“ verbindet dabei sowohl Know-how aus der Agrarwirtschaft mit den ingenieurwissenschaftlichen Bereichen, wie Robotik, Automatisierungstechnik, autonome Navigation und autonome Fortbewegung als auch Klimaforschung und Wetterprognosesysteme sowie Kenntnisse aus der Finanzwelt. Daraus ergeben sich Bedarfe bei Unternehmen und Akteuren, die folgende Branchen bzw. Kompetenzfeldern bedienen: autonome Robotik, Sensortechnik, Simulation, künstliche Intelligenz, digitale Funktechnik, Informatik, Web-Hosting, Geotechnik, Geoinformatik, Landtechnik, Pflanzenkunde, Agrarwirtschaft, Ökologie, Finanzwirtschaft und Politik.

Gefördert wird die Konzeptphase von ArtIFARM aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms WIR! – Wandel durch Innovation in der Region aus der Programmfamilie „Innovation & Strukturwandel“. Das Bündnis setzte sich damit in einem Bewerberfeld von 130 Anträgen aus ganz Deutschland durch.

„WIR!“ unterstützt breite, interdisziplinäre und branchenübergreifende Innovationsbündnisse und konzentriert sich dabei vorwiegend auf Regionen, die nicht zu den Wirtschafts- und Innovationszentren gehören.

weitere Details unter WWW.ARTIFARM.DE

Soft-Robotik-Reha-Orthese

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

Die Rehabilitative Therapie bei Armlähmungen nach einem Schlaganfall beinhaltet neben dem Training des Gehirns auch ein Training der motorischen Fähigkeiten und die Bewegung gelähmter Gliedmaßen vor. Ganz besonders häufig sind dabei Spastiken im Arm und in der Hand. Eine dauerhafte krampfende Haltung der Finger führt zu Schäden am ganzen Unterarm (Sehnenverkürzung etc.). Um diesem Schädigungsbild vorzubeugen werden in der manuellen Therapie Übungen zur Bewegung der Finger durchgeführt. Laut Kompetenznetz Schlaganfall (Charité Campus Mitte) gilt: „Insbesondere für die frühe Phase nach einem Schlaganfall in den ersten Wochen und Monaten wurde gezeigt, dass eine spezifische Armrehabilitation die Erholung der Armaktivitäten beschleunigt. Wenige Tage nach einem Schlaganfall, d. h., soweit der klinische Zustand des Patienten es erlaubt, sollte die Rehabilitation der Armmotorik beginnen (Empfehlungsgrad B). 30 Minuten werktägliche zusätzliche spezifische Armrehabilitation soll erfolgen, wenn eine Beschleunigung der Wiederherstellung der Armmotorik erreicht werden soll (Empfehlungsgrad A) …. Auch in der chronischen Phase (mehr als ein Jahr nach einem Schlaganfall) waren sowohl kürzere intensivere als auch längere weniger intensive Behandlungsformen wirksam.“ [T. Platz, S. Roschka: Rehabilitative Therapie bei Armlähmungen nach einem Schlaganfall, Patientenversion der Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Neurorehabilitation, ISBN 978-3-936817-82-9]
Das hier bearbeitete Projekt beinhaltet daher die Entwicklung und der Bau eines Prototyps für eine additiv gefertigte Trainingsorthese mit Aktorik auf der Basis Softrobotik [https://en.wikipedia.org/wiki/Soft_robotics]. Das Gerät hat folgende Aufgaben zu erfüllen: Aufnahme der krampfenden Finger (Gruppenweise), Bereitstellung aller benötigte Gelenkpositionen in der Orthese um die Finger sowohl zu strecken als auch zusammenzuballen, Bereitstellung von Kraft zum Strecken und Beugen der Finger unter dem Gesichtspunkt einer Spastik. Angewendet werden soll dabei eine Aktorik basierend auf einer Druckluftsteuerung. Das Trainingsgerät soll dabei leicht sein und einen gewissen Tragekomfort bieten. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass es keine Druckstellen und Quetschungen an den Fingern der Patienten gibt. So soll das Gerät auch die Option bieten, bei Patienten ohne die Möglichkeit einer verbalen Rückkopplung (z.B. Komapatienten, gelähmtes Sprachzentrum) sicher einsetzen zu können. Ziel ist die Entwicklung und der Bau eines Demonstrators.

Productive 4.0 - Automatisierte Flexible und Wandlungsfähige Mobile Robotersysteme

(Funding:  EC Horizon2020 – ECSEL, Electronic Components and Systems for European Leadership and Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF )

 

Productive4.0 – a technology push

Ziel im Rahmen des Projektes Productive 4.0 ist es, eine intelligentere und flexiblere Produktion zu erreichen, Ressourcen besser zu nutzen und neue Standards für digital vernetzte Produktionsschritte zu setzen. Productive4.0 wurde intiiert, um die europäischen Industrie zu stärken und sie besser auf die digitalisierte Zukunft vorzubereiten. Das wird insbesondere durch die Forschung und Entwicklung in den Bereichen der Elektronik und der Informations-/Kommunikationstechnik angestrebt.
Um die digitale Welt mit der realen zu verbinden, sind neue Technologien gefragt. Dafür wird Productive4.0 Innovationen liefern und bereitstellen, die die bevorstehende digitale Revolution besser mit dem geschäftlichen Erfolg im Unternehmen verknüpft. In den zehn Arbeitspaketen interagieren die Kooperationspartner untereinander und liefern spezifische Ergebnisse, die zur Zielsetzung des Gesamtprojektes Productive4.0 beitragen.

Projektwebsite HOST: Productive4.0
Projektwebsite Konsortium: Productive4.0

Abgeschlossene Projekte
Entwicklung und Fertigung von Mustern und Prototypen für orthopädische Anwendungen

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

Im Projekt sollen personalisierte Orthesen und ggf. auch Prothesen entwickelt und mittels Additiver Fertigungsverfahren hergestellt werden. Hier geht es einerseits um die Erprobung neuer Geometrieansätze (Stabilität, Gelenkigkeit, Gewichtsreduzierung) und andererseits der bisherigen manuellen (handwerklichen) Fertigung, der aktuell effektivsten Vorgehendweise für individuelle Orthesen/Prothesen, eine schnelle Alternative entgegenzusetzen. Das Ziel sind visionär betrachtet Exoskelette, die in ferner Zukunft postoperativ die Heilung nach der Implantation additiv gefertigter Menisken, Knorpel etc. (siehe bestehender Schwerpunkt) unterstützen. Dieses beantragte Projekt legt somit einen Baustein zum Aufbau von Forschungskompetenz im Bereich medizinischer Hilfsmittel für den gesamten Bewegungsapparat des Menschen. Folgende Punkte sollen im Projekt bearbeitet und untersucht werden:

  • Übertragung von 3D-Geometrien diverser Gelenke (Knie, Ellenbogen, etc.) ins CAD mittels 3D-Scan und Computer Aided Engineering (CAD, Simulation, …)
  • Entwurf und Konstruktion geeigneter Orthesen und Prothesen im CAD
  • Herstellung der Komponenten mittels Additiver Fertigung (Selektive Laser Sintering, Stereolithographie, Gipsdruck und Fused Deposition Modelling)
  • Prüfen der Strukturen bezüglich Belastung (Druck, Zug, Torsion usw.)
  • Entwicklung einer Prozesskette zur Herstellung von patientenindividuellen Prothesen und Orthesen
Entwicklung und Synthese PEGDA-basierter Materialsysteme für die Additive Fertigung

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

Betrachtet man die für die Stereolithographie (ein 3D-Druckverfahren) verfügbaren biokompatiblen Stoffe, ist Poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) nachweislich geeignet, als Basismaterial für Stereolithographieharze eingesetzt zu werden. Unter Anwendung von Photoinitiatoren, UV-Absorbern und Additiven lassen sich gezielt mechanische Eigenschaften einstellen.Im Projekt sollen der Einfluss der Länge der Molekülketten des PEGDA auf:

  • rheologische Paramter der Harze;
  • Polymerisationsverhalten der Harze;
  • Quellverhalten der polymerisierten Festkörper;
  • Aufnahmeverhalten von Modellmedikamenten;
  • Freisetzungseigenschaften von Medikamenten über Modellstoffe;
  • ggf. Toxizität

untersucht werden. Zum Einsatz kommen voraussichtlich die Molmassenverteilungen  Mn 250, Mn 575, Mn 700 (und Mn1000).

Stereolithographie-Anlage zur Fertigung von Polymer-basierten Grundkörpern und medizintechnischen Implantaten

(Zuwendung des Landes Mecklenburg-Vorpommern aus Mitteln des Europäischen Fonds für Entwicklung (EFRE) innerhalb des operationellen Programms 2014-2020 zur Förderung von Forschungs- und Innovationskompetenzen an Hochschulen und außeruniversitären Einrichtungen - Wissenschaftliche Geräte - )

GHS-17-0022


Hydrogele als Implantatwerkstoff liefern der Medizin hervorragende Ausgangssituationen bei der rekonstruierenden Chirurgie (z.B. als Brust- und Gesichtsimplantate) oder in ersten Anwendungen bei der Abmilderung verschleißbedingter Schäden in Gelenken. In der Medizintechnik eingesetzte Hydrogele sind biokompatible Polymere, die im ausgehärteten Zustand Flüssigkeiten in ihrem Netzwerk einlagern können und über diese Eigenschaft die Funktionalität eines Knorpels nachbilden. Ein Knorpel lagert ebenfalls im entlasteten Zustand Flüssigkeit ein und im belasteten Zustand, unter Druckbelastung, gibt er sie wieder ab. Ist ein Knorpel geschädigt, z.B. durch Überlast gerissen oder altersbedingt verschlissen, kann er seine Funktion nur noch eingeschränkt erfüllen. Arthrose droht ist die Folge. Bis dato ist die Implantation einer primären Endoprothese das Mittel der Wahl.
Zum gegenwärtigen Zeitpunkt werden Implantate aus Hydrogelen in der rekonstruierenden Chirurgie, meist in standardisierte Größen und Formen hergestellt und eingesetzt. Allerdings haben sich nicht ausgehärtete Hydrogele in sog. Patches als problematisch herausgestellt. Patientenindividualität mit ausgehärteten Hydrogelen (z.B. in der Gesichtsrekonstruktion) kann bisher nur erreicht werden, in dem spezielle personalisierte Abdrücke aus Einmalformen genutzt werden. Bei der Abmilderung verschleißbedingter Schäden in Gelenken gibt es erste Ansätze Hydrogele im pastösen Zustand direkt im Gelenk zu applizieren und dort aushärten zu lassen (z.B. DiscMaxx Hydrogel, gegen Bandscheibenverschleiß eingesetzt). Dieses Verfahren bietet allerdings eine gewisse Gefahr dahingehend, dass sich während des Aushärteprozesses die Form und Lage des Hydrogels verändern kann. Auch sind die Einsatzgebiete dieser Methode auf wenige (kleinvolumige) Knorpelpartien im Körper beschränkt.
Mit Hilfe der beantragten Beschaffungsmaßnahme besteht die Möglichkeit, die Forschung zur Herstellung patientenindividualisierter Hydrogel-basierter Grundkörper und Implantate auszubauen und zu intensivieren. Der Photopolymerisationsprozess unter Einsatz der Stereolithographie erlaubt die Fertigung komplexer, fein aufgelöster Bauteile ohne eine nachträgliche chemische Vernetzungsreaktion (der Hydrogele) im Körper. Gleichzeitig können Implantate mit integriertem Wirkstofffreisetzungssystem (Drug-Eluting) im additiven Fertigungsprozess hergestellt werden.

Entwicklung Gelantine-basierter Hydrogele als Drug-Carrier für die Stereolithographie (2018)

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

 Hydrogele (hier silikonartig) im Allgemeinen sind in den Fokus vieler wissenschaftlicher Untersuchungen gerückt. Eine besondere Eigenschaft ist, dass diese wie Knorpel ebenfalls Wasser einlagern können und auch die Flexibilität und Druckfestigkeit nachbilden können. Es konnten für PEGDA*-basierte Systeme gute mechanische Eigenschaften als Wirkstoffträger (Drug Carrier) in der Verarbeitung mittels Additiver Fertigungsverfahren nachgewiesen werden. Im Jahr 2017 rückten Gelatine-basierte Materialien verstärkt in den Fokus der Biologen/Mediziner, da der Grundbaustein Gelatine ein hohes Maß an Biokompatibilität aufweist. Dieser ist PEGDA* weit überlegen. Erste Versuche, Gelatine-basierte Photopolymere mittels UV-Licht zu polymerisieren haben entsprechende Nachweise erbracht. Die Verarbeitung mittels additiver Fertigungsverfahren zur Erstellung komplexer Knorpelnachbildungen steht noch aus. Die Erkenntnisse aus der Forschung aus sollen zusätzlich die Option der Wirkstoffbeladung umfassen und so die Basis für ein neues Forschungsfeld bilden.

 Im Rahmen dieses Projektes sollen Versuchsreihen zur Entwicklung geeigneter Polymer-Photoinitiator-Gemische sowie einer passenden Drug-Carrier-Kombination durchgeführt werden. Ziel ist die Etablierung eines geeigneten Materialsystems für die additive Fertigung gelatine-basierter knorpelähnlicher Prüfkörper.

(*PEGDA: Poly(Ethylene Glycol) Di-Acrylat)

Beschichtung von Implantaten (2017/18)

(Wirtschaftliche Kooperation mit einem nahmhaften Akteur im Fachgebiet Prothetik und dem Institut für ImplantatTechnologie und Biomaterialien e.V. Warnemünde )

Untersucht werden Beschichtungsmethoden im Bereich funktioneller medizintechnischer Beschichtungen

Entwicklung einer Methode zur Erfassung von dreidimensionalen Messwerten zur Flächenrückführung (2018)

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

Im Labor für Konstruktionstechnik sind wir mit dem Roboter KUKA KR30 und dem zugehörigen Frässystem in der Lage, Freiformflächen in 3-dimensionaler Anordnung zu Bearbeiten. In den letzten Jahren konnte eindrucksvoll die Leistungsfähigkeit des Robortersystems inklusive Fräskopf bewiesen werden. Einschränkungen gibt es allerdings bei der Überprüfung der erzielten Ergebnisse. Freiformflächen können aufgrund der unregelmäßigen Oberflächen nur via hochwertiger Koordinatenmessmaschinen oder über optische Messverfahren überprüft werden. Aufgrund der großen Bearbeitungsflächen bzw. -volumina (> 1x1x1 m³) scheitert allerdings eine adäquate hochaufgelöste Messung an der HOST.


Im hier durchgeführten Projekt wird ein optischer Sensor (Lasertriangulationssensor) am Roboter integriert und so der identische Bewegungsspielraum zur optischen Abtastung der gefrästen Flächen im dreidimensionalen Raum ermöglicht. Ziel ist die Erstellung von Punktewolken zur Generierung von Flächen (Flächenrückführung) und deren Re-Import in 3D-Konstruktionsprogramme.

Prof. Dr.-Ing.
Mark Vehse

Prodekan, Beauftragter für die Öffentlichkeitsarbeit

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+49 3831 45 6735

Raum:

320, Haus 19

Vertreter der Hochschule Stralsund im Fachbereichtag Maschinenbau e.V.(FBTM e.V.)