Für Maschinenbauer sind Zellen zickiges Material
„Life Sciences sind die nächste große Basisinnovation", sieht Dr. Klaus Eichenberg, Geschäftsführer der Bioregio Stern, Biotech und Medizintechnik als Motor der nächsten großen Wirtschaftswelle. Zwar steckten die Life Sciences noch in einem frühen Stadium – sie ständen aber gerade im Moment an einer Schwelle, wo Automation nötig werde, so Eichenberg. „Medizinische Stunts oder Zellzüchtungen werden noch komplett in Manufaktur hergestellt, doch viele Firmen stoßen damit bereits jetzt an Kapazitäts- und Qualitätsgrenzen."
Biotechnologie kann ganze Branchen revolutionieren
Könnte die Biotechnologie industrielle Fertigungsmaßstäbe erreichen, habe sie das Potenzial ganze Branchen zu revolutionieren, sagt Eichenberg. „Künftig brauchen wir kein Verbandsmaterial mehr, sondern wir nutzen gleich künstliche Haut – und die Wunde ist geschlossen", so nur eine von vielen Innovationsideen.
Auch die Automatisierer haben daher Biotech, Medizintechnik und Pharma als Geschäftsfeld für sich entdeckt. So hat Denso Robotics kleine und reinraumtaugliche Roboter entwickelt, die versiegelte Leitungsanschlüsse im Fuß sowie glatte abgerundete Oberflächen haben und sich mit Wasserstoffperoxid abwischen lassen. Innenliegende Verdrahtungen für Elektro-Greifer sind ebenso laborfreundlich wie die Ansteuerung via PC mit grafischen Umgebungen wie Labview oder Standard-Programmiersprachen wie Java oder C#. „So können unsere Roboter in der Praxis bereits im Krankenhaus Spritzen aufziehen oder Screening-Geräte mit Proben bestücken", berichtet Densos Robotik-Leiter Alexander Kempf.
Dabei dürfe man aber die Sicherheit nicht außer Acht lassen, ergänzt Olaf Ophoff, Portfoliomanager beim Sensorspezialisten Sick. „Auch die Laborautomation muss der Maschinenrichtlinie genügen. Selbst in der Versuchsphase dürfen Sie den Roboter nicht frei laufen lassen", mahnt er die Anwender. Allerdings sei die sichere Kooperation von Mensch und Roboter mit Sensoren wie Lichtgittern durchaus in den Griff zu bekommen.
Neben der Sicherheit ist die Sauberkeit ein wichtiges Thema. Auch Pfuderer Maschinenbau hat seine Montageanlagen daher bereits auf Reinraum-Tauglichkeit getrimmt, um Kunststoff-Teile im Medizinumfeld zu fertigen. Allerdings sei dann eine solche Anlage im Vergleich zu einer ähnlichen aus dem Automotive-Umfeld um den Faktor 1,3 teurer, sagt Geschäftsführer Martin Pfuderer. Das liege am Aufwand für Reinigungsfreundlichkeit sowie an speziellen Materialien und Schmierstoffen. „Auch der Aufwand für die Validierung ist extrem", so Pfuderer.
Doch im Bereich der Biotechnologie warten sogar noch viel größere Hürden auf die Automatisierer. „Von echten Bio-Materialien ist die Automatisierung noch weit entfernt", betont Jan Stallkamp, Abteilungsleiter Produktions- und Prozessautomatisierung am Fraunhofer IPA. Gerade Zellen seien für die Maschinenbauer ein „zickiges" Material. Etwa habe die Beschleunigung bei der Bewegung einen Rieseneinfluss auf die Zellen: „Wir wissen nur noch nicht welchen", so Stallkamp. Zudem brauche die automatisierte Zellzüchtung Umgebungsbedingungen wie 96 Prozent Luftfeuchte und konstant 36,5 Grad: „Da rosten die Roboter nur so weg."
Von den Schwierigkeiten, eine passende Automatisierung zu finden, weiß auch Dr. Thomas Graeve, Geschäftsführer beim Medizintechnikspezialisten Amedrix, ein Lied zu singen. Dabei arbeitet er mit seinen Produkten, die Knorpeldefekte im Knie reparieren, noch nicht einmal mit lebenden Zellen, sondern mit einer Collagen-Matrix. „Diese pipettieren wir im Moment manuell, aber wir hoffen auf Stückzahlen von 10 000 bis 50 000 und da benötigen wir eine automatische Abfüllung", berichtet Graeve. Die stark unterschiedliche Konsistenz der Flüssigkeiten, die Luftblasenfreiheit und der schonende Transport, stellten die Automatisierer bislang aber noch vor Herausforderungen.
Ingenieure planen und Naturwissenschaftler entdecken
Um hier Lösungen zu finden, müssen Automatisierer und Life Sciences-Spezialisten daher verstärkt in einen Dialog treten. Allerdings wird dieser nicht einfach: „Kommunikationsprobleme und fehlendes gemeinsames Verständnis sind die größten Innovationshemmnisse", weiß Volker Schiek, Geschäftsführer Kompetenznetzwerk Mechatronik BW (KMBW), zu berichten. „ Ingenieure planen und Naturwissenschaftler entdecken", bringt Eichenberg einen grundlegenden Unterschied auf den Punkt. „Und schon Experten aus Biotech und Medizintechnik haben Verständigungsprobleme", ergänzt Eichenberg. Und auch Schiek weiß, wie schwierig allein die Zusammenarbeit von Mechanikern, Elektronikern und Informatikern im Mechatronik-Kontext ist.
Der Weg zu mehr Zusammenarbeit ist also noch steinig. Aber es geht voran: Denn mit der „Clusterinitiative Engineering – Life Sciences – Automation" (ELSA) wollen Bioregio, IPA und KMBW die Verknüpfung der Life Science-Branche mit ingenieurgetriebenen Branchen antreiben. ab
