Anzeige

Klein, präzise und kontrolliert

08. Juli 2025

Ob in der chemischen Industrie, der Medizintechnik oder Biotechnologie: die präzise Dosierung von Flüssigkeiten und Gasen mit Mikropumpen ist für viele Anwendungen essenziell. Ein häufiges Problem bei solch hochpräzisen Dosieraufgaben stellen allerdings winzige Gasblasen dar, die sich im Betrieb kaum vermeiden lassen. Diese können Dosierfehler verursachen, was gerade in sensiblen…
Anzeige
Anzeige


Ob in der chemischen Industrie, der Medizintechnik oder Biotechnologie: die präzise Dosierung von Flüssigkeiten und Gasen mit Mikropumpen ist für viele Anwendungen essenziell. Ein häufiges Problem bei solch hochpräzisen Dosieraufgaben stellen allerdings winzige Gasblasen dar, die sich im Betrieb kaum vermeiden lassen. Diese können Dosierfehler verursachen, was gerade in sensiblen Bereichen wie der Medizintechnik schnell gefährlich werden kann. Traditionell erfordert die Überwachung solcher Dosierprozesse externe Sensoren, was die Kosten für die Dosiersysteme in die Höhe treibt und die Miniaturisierungsmöglichkeiten begrenzt.

Ein Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Elektronische Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT in München arbeitet an einer neuartigen Lösung, die komplett ohne externe Sensorik auskommt: einer Mikropumpe mit integrierter Eigensensorik-Technologie, dem sogenannten „Self-Sensing“. Bei diesem Ansatz überwacht die Pumpe (18 mm im Durchmesser und 2 mm dick) selbst ihren Zustand, indem sie mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) und dem Piezoeffekt (Kasten) ihr eigenes Ansteuersignal analysiert.

Präzise Fehler detektieren

Mittels dieser Technologie können Fehlerzustände wie eine Gasblase in der Pumpkammer, ein Katheterverschluss oder ein sich ändernder Gegendruck detektiert werden. Die EMFT-Fachleute kombinieren für dieses Self-Sensing ihrer Pumpe zwei piezoelektrische Effekte: den indirekten piezoelektrischen Effekt für die mechanische Auslenkung von Aktuatoren und den direkten piezoelektrischen Effekt, der in Druck- und Bewegungssensoren genutzt wird. Es werden also Aktuator- und Sensor-Eigenschaften des piezoelektrischen Effektes gleichzeitig genutzt. Die Kombination beider Effekte ermöglicht die Eigensensorik dieser Pumpen.

Durch fluid-mechanische Kopplungen durch den indirekten Piezoeffekt erzeugt der Sensorstrom charakteristische „Fingerabdrücke“ im Self-Sensing-Signal, das lastfrei verstärkt gemessen wird. Dabei ändert sich der Pumpkammerdruck p(t), dies erzeugt Ladungsverschiebungen I(t), die als „Fingerabdrücke“ gesehen werden können, was gerade in der Pumpkammer passiert.

Geringer Platzbedarf

Zur Analyse der komplexen Signalformen kommt Maschinelles Lernen (ML) zum Einsatz. Die Fachleute habe ML-Algorithmen in die Treiberschaltung integriert, um den Platzbedarf minimal zu halten. Der Vorteil: Ohne externe Sensorik wird das Mikrodosiersystem wesentlich kompakter und auch kostengünstiger. Das eröffnet auch neue Möglichkeiten, sowohl medizinische Einwegprodukte wie tragbare Medikamentendosiersysteme, als auch implantierbare Dosiersysteme, die Insulin im Abdomen kontrolliert abgeben, zu entwickeln.

Gleichzeitig punktet die Eigensensorik mit einer erhöhten Betriebssicherheit: So kann die Pumpe sofort auf Anomalien wie Gasblasen oder Störungen wie Gegendruck und Katheterverschluss reagieren, was Sicherheit und Performance erhöht.

Aktuell wird die vom Fraunhofer EMFT entwickelte Mikropumpe in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Rapa Healthcare aus Selb in Oberfranken transferiert, vom Industriepartner werden serienreife Herstellungsprozesse entwickelt.

Einige Medizintechnik-Anwender testen die Mikropumpen mit der Self-Sensing-Technologie bereits für mehrere kritische Anwendungen, um beispielsweise Störungen der Dosierung zu erkennen und zu kompensieren. In zahlreichen Tests hat sie ihre Machbarkeit und Effektivität schon unter Beweis gestellt und bietet eine solide Grundlage für die weitere Entwicklung und Implementierung in spezifischen Anwendungsprojekten.

Für detailliertere Informationen steht das Entwicklungsteam am Fraunhofer EMFT gern zur Verfügung.



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

Junior Projektingenieur Papierverarbeitung (m/w/d)
Fripa Papierfabrik Albert Friedrich KG

03.10.2026
Miltenberg
Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST AG

03.10.2026
Düsseldorf
Ingenieur:in Explosionsschutz als Fachleiter:in
TÜV NORD CERT GmbH

03.10.2026
Essen
Bauüberwacher (m/w/d) Straßenverkehrsanlagen
Bundesagentur für Arbeit - Vössing Ingenieurgesellschaft mbH

03.10.2026
Stuttgart
Bauingenieur/-in (m/w/d)
Bundesagentur für Arbeit - Landeshauptstadt Stuttgart

03.10.2026
Stuttgart
Technische/r Projektmitarbeiter/in (m/w/d) – Bauwesen / Projektkoordination
Bundesagentur für Arbeit - Dr. Kerner GmbH & Co. KG

03.10.2026
Stuttgart
Junior Bauüberwacher:in Oberbau / Konstruktiver Ingenieurbau (w/m/d)
DB InfraGO AG

03.10.2026
Köln
Senior Ingenieur:in Leit- und Sicherungstechnik im Großprojekt Rhein-Ruhr-Express (w/m/d)
DB InfraGO AG

03.10.2026
Duisburg
Junior Bauingenieur:in als Bezirksleiter:in Fahrbahn (w/m/d)
DB InfraGO AG

03.10.2026
Aachen, Bonn, Köln, Troisdorf
Projektleiter (m/w/d) Industriebau
MEGGLE GmbH & Co. KG

03.10.2026
Wasserburg
Projektingenieur Elektrotechnik (w/m/d)
Infraserv GmbH & Co. Höchst KG

03.10.2026
Frankfurt am Main
Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST Ingenieure GmbH & Co. KG

04.10.2026
Bielefeld
Senior Projektingenieur (m/w/d) – EMSR-Technik – Projektmanagement
REUTERS INGENIEUR GmbH

04.10.2026
Hofheim
Technische*r Angestellte*r (Techniker*in oder Ingenieur*in) Werkstofftechnik, Physiktechnik, Maschinenbau
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP)

04.10.2026
Garching
Ingenieurin (m/w/d) / Techniker (m/w/d) der Mess- und Regelungstechnik für Gebäudeautomation
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein (GMSH)

04.10.2026
Eutin, Lübeck
Leitung Entwicklung (w/m/d) Mechatronische Systeme / Industrielle Sicherheits- und Automatisierungstechnik
Bernstein AG

04.10.2026
Porta Westfalica
Planungsingenieur (w/m/d) und Projektsteuerung – Verkehrsinfrastruktur und Gleisplanung
Ruhrbahn GmbH

04.10.2026
Essen
Gruppenleiter:in Automatisierungstechnik
TraveNetz GmbH

04.10.2026
Lübeck
Bauleiter (m/w/d) Rohrsanierung / Kanalsanierung
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG

04.10.2026
München, Neumarkt in der Oberpfalz, Nürnberg, Regensburg
Vertriebsingenieur / Projektingenieur (m/w/d) im Außendienst – Südbayern
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG

04.10.2026
verschiedene Einsatzorte

Weitere Artikel



Lesen Sie auch



Anzeige
Anzeige