KMU-innovativ Digitalisierung und Robotisierung im Kontext von Industrie 4.0 in der Qualitätskontrolle einer mikrofluidischen Detektionsplattform (QualiMikro)

Problemstellung
Derzeit ist die Qualitätskontrolle der Lab-on-a-chip-Werkstücke ein rein manueller Prozess, der auf zwei Ursachen zurückzuführen ist: Dem Arbeiten mit mikroskopisch kleinen Strukturen und der Komplexität der Fehlerbilder, welche bewertet werden müssen.

Projektziele
Das KMU-innovativ-Projekt QualiMikro hat das Ziel, durch die Kombination von hochauflösender automatisierter Bildgebung, maschinellem Lernen und Prozesskettenkontrolle Möglichkeiten für eine vollautomatisierte Qualitätskontrolle zu erforschen.

Vorgehensweise
Dazu soll eine roboterunterstützte automatisierte Anlage zur Erfassung hochaufgelöster Bilder in Zukunft die zeitaufwendige, unhandliche und monotone Arbeit des Mikroskopierens ersetzen. Im Projekt werden dazu Algorithmen erforscht, welche basierend auf maschinellem Lernen die komplexen Fehlerbilder automatisiert analysieren und bewerten. Je nach Ergebnis dieser Bewertung sollen die Chips durch Robotertechnik den nächsten Prozessschritten zugeführt werden. Durch den Einsatz komplexer Algorithmen werden große Datenmengen analysiert und mit Hilfe lernender Systeme Fehlerbilder anschließend automatisiert. Dazu sind sowohl die Software weiterzuentwickeln als auch die Automatisierung der Aufnahme der Mikrostrukturen zu erarbeiten. Insgesamt wird durch diese Herangehensweise der Produktionsprozess und die Produktqualität und somit die Patientensicherheit erheblich verbessert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Projektergebnis ist eine Demonstratoranlage, welche die monotone und zeitlich aufwendige Arbeit der manuellen Qualitätskontrolle so unterstützt, dass die Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter verbessert werden und die Qualität des Diagnostikprodukts deutlich steigt. So kann mit dem Projekt ein Beitrag zur ressourcenschonenden, zuverlässig sicheren und somit zur wettbewerbsfähigen Herstellung von Hightech-Diagnostika geleistet werden. Alles das geschieht unter der Nutzung moderner hochvernetzter Software- und Automatisierungstechnologien, womit die nächste Generation medizintechnischer Herstellungssicherheit eingeläutet wird.

• Microfluidic ChipShop GmbH
• Technische Universität Ilmenau
• Ziemann & Urban GmbH Prüf- und Automatisierungstechnik