Mikro-Extrusion, eine neue Basis-Technologie mit faszinierenden

 Zukunftsperspektiven und grossem Potenzial

 

Summary

Die auch unter den Begriffen „Archimedische Schnecke“ und „Fleischwolf“ bekannte Extrusionstechnik, die der Mischung, Homogenisierung, Verdichtung und Austragung flüssiger und pastöser Medien aller Art dient und mittlerweile in immer zahlreicheren industriellen Prozessen zum Einsatz gelangt, hat eine „kleine Schwester“ bekommen: die Mikroextrusion. Diese macht das altbewährte Prinzip auch für den Mikro- und den Nanobereich nutzbar, wo die konventionelle Technik bislang wegen der Reibungswiderstände der Düsenwände – die unterhalb eines bestimmten Minimaldurchmessers regelmässig zu Verstopfungen führen – bislang an physikalische Grenzen stiess. Der Mikroextruder löst das Problem dadurch, dass zwischen der Düsen-Innenwand und den durchzutreibenden Stoffen ein Fluidfilm aufgebaut wird, auf dem das Material gleitet statt sich daran zu reiben..

Diese neuartige Düsenkonstruktion, die zusätzlich durch eine von der konventionellen Konstruktionsart abweichende, vorgelagerte Mischkammer ergänzt wird, mag auf den ersten Blick unspektakulär erscheinen. Effektiv handelt es sich aber um High Tech und High Precision der Spitzenklasse für eine nahezu unerschöpfliche Fülle von Nutzungsoptionen, welche von der Erschliessung neuer bioidentischer Materialien für die Chirurgie über neue Motoren-Einspritzsysteme mit grossem Effizienzsteigerungs-Effekt bis zu einer noch moderneren Form des Rapid Prototypings reicht. Das Gesamtpotenzial der Neukonstruktion erreicht denn auch – wenn nur die wichtigsten Applikationen realisiert werden – einen Multimilliarden-Level. Und dies erst noch in den als extrem zukunftsträchtig eingestuften Bereichen Clean Tech, Green Tech und Ressourcen-Effizienz.

Dadurch eröffnen sich zunächst multiple neue Perspektiven für alle Düsen-Anwendungs-bereiche, in welchen die bestehende Technologie an Grenzen stösst oder wo die Effekte aufgrund der erwähnten Reibungswiderstände suboptimal ablaufen. Das daraus resultierende Innovations- und Umsatzpotenzial ist vor allem deshalb so gewaltig, weil suboptimale Durchflüsse und Zerstäubungsleistungen, wie sie heute für nahezu die gesamte Düsentechnik gelten, durch diese Neukonstruktion eine bedeutende Optimierung mit entsprechenden wirtschaftlichen Auswirkungen erfährt. Ganz zu schweigen von all jenen neuen Material- und Verarbeitungs-Innovationen, welche vom Einsatz von Mikroextrudern in privaten und staatlichen Entwicklungslaboratorien zu erwarten sind.

Die nachfolgenden Beispiele als verkürzt und konzis dargestellte partes pro toto mögen eine Vorstellung vom breiten Spektrum an neuen Leistungen und Qualitäten vermitteln, welches die Erfindung in zahlreichen Fachgebieten und Branchen eröffnet:

 

 

Beispiel Chirurgie

Dank der Mikroextrusion kann ein natürliches Material für ein weites Feld chirurgischer Anwendungen zur Verfügung gestellt werden, auf welches diese schon lange wartet: Kollagen. Dabei handelt es sich um den Hauptbestandteil des menschlichen Binde- und Stützgewebes. Chirurgische Fäden, Gewebe, Geflechte, Schäume und Pasten werden vom Körper ohne Abstossungsreaktionen akzeptiert uns – wo erwünscht – in körpereigenes Kollagen umgewandelt. Der weltweit erste reissfeste und inhärent antiseptische chirurgische Nähfaden aus reinem Kollagen wurde 2013 mit einem Prototyp des Mikroextruders hergestellt.

 

Beispiel Textilwirtschaft 

Anstelle der heutigen, teilweise sehr aufwändigen und energiefressenden Herstellung von Kunstfaser-Textilien lassen sich entsprechende Fäden direkt mit dem Mikroextruder herstellen. So können beispielsweise mit Mikroextruder-Racks bestückte Webautomaten mit einer direkt aus diesen bzw. aus dem Rohmaterial laufenden Fadenkette betrieben werden, die mit minimalem Energieaufwand und ohne die üblichen Zwischenschritte des Spinnens und multiplen Umspulens auskommt. Damit können auch völlig neuartige Gewebe hergestellt werden, so z.B. Hohlfasergarne und synthetisierte Spinnenfäden, die als weltweit zähestes Material gelten und für deren Herstellung der Mikroextruder prädestiniert ist.

 

Beispiel Motorenbau

Beim Verbrennungsmotor (Otto, Diesel) eingesetzt, bringt die Mikroextruder-Düse einen geordneten Durchfluss und eine bessere Vernebelung und dadurch eine nahezu stöchiometrische Verbrennung zustande. Resultat: Langlebigkeit, keine Verkokung, signifikant bessere Nutzung des Treibstoffs, keine Schadstoffe und massiv weniger CO2. In Verbindung mit einem neuartigen Motoren-Konzept, welches die Kraft – anders als beim Hubkolben-Motor – direkt in Drehung umsetzt, und vom Mopedantrieb bis zum Schiffsmotor skalierbar ist, liesse sich ein universell einsetzbarer „Welt-Motor“ mit bis zu 50 % geringerem CO2-Ausstoss realisieren, dessen Einführung partiell mittels CO2-Zertifikaten beschleunigt  werden könnte.

 

Beispiel Spritztechnik

Ein weiteres grosses Applikationsfeld tut sich in allen Formen der Spritztechnik auf. Akkuratere, effizientere und vor allem auch besser regulierbare Spritzsysteme finden nicht nur in allen Kategorien des Brandschutzes und der Brandbekämpfung Verwendung, sondern auch im Bereich der Pflanzenschutzes – wo insbesondere sanfte Methoden der Feinverteilung biologischer Produkte gefragt sind –, sondern auch in der industriellen Farbspritz- und Lackiertechnik, der Klebetechnik sowie der Reinigungstechnik. Und nicht zu vergessen auch die Hochdruck-Wasser-Schneidetechnik, wo selbst Abrasisvstoffe hoher Härtegrade dieser Düse nichts anhaben können.

 

Beispiel 3D-Prototyping

Dass die Mikroextrusion ihre Kompetitivität auch in modernsten Technologien unter Beweis stellen kann, zeigt das Beispiel 3D-Druck und 3D-Prototyping. Dieses neue Herstellungsverfahren für Prototypen, Kleinserien und komplizierte Formen erhält durch die Mikroextrusion eine  neue Perspektive. So kann beispielsweise anstelle des Foliendrucks eine Art Inkjet-Druckverfahren angewendet werden, was nicht nur die Materialpalette enorm erweitert (einschliesslich biologischer Materialien) sondern auch das Problem der Schichten-Verbindung einfacher und besser löst

 

Sonderaspekt Labor-Extrusion

Eine besondere Rolle fällt dem Mikroextruder in der Ausführung als Laborextrusionssystem zu, so insbesondere in Entwicklungs- und Prüflabors, wo in der Regel kleinste Mengen rasch angemischt  und ausgetragen werden müssen. Es steht zu erwarten, dass insbesondere durch Labor-Mikroextruder, die in privaten und öffentlichen Labors (hier vor allem solchen von Hochschulen und Universitäten) multiple Entwicklungsprozesse in Gang gesetzt werden, die zu vielen neuen Materialien und Verfahren führen, welche so ihrerseits Multiplikator-Effekte für die Mikroextrusionstechnologie in manchen weiteren Gebieten nach sich ziehen können.

 

Dokumentation

Interessenten für die neue Technologie können bei der Arbeitsgemeinschaft Innovationscontainer ein Management Summary anfordern, welches eine Aufstellung über die Applikationsbereiche nach aktuellem Stand des Wissens enthält.

An einem Basis-Engagement in die neue Technologie interessierte Investoren setzen sich über die hier aufgeführten Kontaktdaten direkt mit dem Moderator der Arbeitsgemeinschaft, Beat René Roggen, in Verbindung.

Für Wirtschaftsförderungsstellen und -behörden steht nebst dem Management Summary  eine Kurz-Studie unter dem Titel „Ein Kompetenzzentrum für medizinisches Kollagen und dessen multiple Applikationen“ zur Verfügung.

Natürliche und juristische Personen, die an einer Kooperation auf einem spezifischen Fachgebiet interessiert sind, laden wir gerne zu einem informellen Gespräch ein. Damit dieses gezielt und produktiv geführt werden kann, sollte jeweils vorgängig eine GeheimhaltungsVereinbarung (NDA) ausgetauscht werden.

 

Adresse

Arbeitsgemeinschaft Innovationscontainer

z.Hd. B. R. Roggen. Moderator

Rainstrasse 2a / Postfach 50

5415 Nussbaumen

 

Innovationscontainer@gmail.com