Der konventionelle Werkzeugbau wird den immer komplexer werdenden, notwendigen Produktfunktionen auf Werkzeugen, bspw. Lab-on-Chip-Systemen, immer weniger gerecht. Zudem werden die zur Herstellung verwendeten Polymerfolien aktuell mittels Heißprägen hergestellt und sind aufgrund der geringen Effizienz kommerziell verfügbarer Anlagen auf hochpreisige Nischenprodukte begrenzt. Dieser Problematik stellten sich in dem abgeschlossenen IGF-Projekt "Replikative Herstellung multifunktionaler Mikrofluidikfolien" (ReMultiMi) Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz, und das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Dresden.
Auf Stempeloberflächen aus Werkzeugstahl konnten mittels Direkter Laser- (DLW, Direct Laser Writing) und Laserinterferenz-Strukturierung (DLIP, Direct Laser Interference Patterning) funktionale Mikrostrukturen entwickelt werden, die zu einer hydrophoben Wirkung und einem gerichteten Fluidtransport auf der Stempeloberfläche führten. Beim Übertrag dieser Strukturen auf Polycarbonatfolien mithilfe des Heißprägens konnte der Fluid/Folienoberflächen-Kontaktwinkel von 90° bei einer unstrukturierten Referenz mithilfe einer Strukturierung mit hydrophober Wirkung auf 130° erhöht werden. Mit dem UV-Spritzguss-Verfahren konnte das spezifische Verhalten der verwendeten hydrophoben Acrylatmischung durch die Mikrostrukturierung verstärkt werden. Die Prozesszeit der Folienherstellung mit dem UV-Spritzguss war dabei im Vergleich zum Heißprägen um 87 % schneller.
Mit der in diesem IGF-Projekt entwickelten Technologie zur Herstellung multifunktionaler Polymerfolien in nur einem Prozessschritt, können die Produktionskosten und -zeiten reduziert und eine höhere Qualität der Polymerfolien erreicht werden, was insbesondere der mittelständisch geprägten Medizintechnik-Branche zu Gute kommt. Eine Weiterentwicklung zur Optimierung der Haftung eines Klebers und einem gerichteten Stofftransport bei Laktatteststreifen wird gemeinsam mit Unternehmen angestrebt.
Die F.O.M. hat für dieses 30-monatige Projekt IGF-Fördermittel in Höhe von 431.668 Euro eingeworben, die zu 100 % an beide Fraunhofer-Institute weitergeleitet wurden. Das Projekt wurde durch das BMWE aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Ausführliche Informationen zu diesem erfolgreich abgeschlossenen Projekt finden Sie auf der Projektwebseite und in der Erfolgsnote.