Zum Hauptinhalt springen

3D mikrofluidische Chiphalterungen und Systeme

3Dmicrofluidics
3D-gedruckte Chiphalterungen mit a) elektrischen und b) fluidischen Anschlüssen, sowie c) ein vollständig gedruckter fluidischer Mikromixer.

Zuverlässige Verbindungen mit der Makrowelt stellen bei mikrofluidischen Systemen oft das größte Hindernis dar. Wir verfolgen den Ansatz, maßgefertigte Chiphalter und Messaufbauten mittels 3D-Druck zu erstellen, sowie die planare Chiptechnologie durch komplett gedruckte fluidische Systeme zu erweitern.

 

Projektbeschreibung

Durch die Möglichkeiten der additiven Fertigung kann nicht nur die dritte Dimension für neue Designansätze genutzt werden, sondern es können auch die Probleme der Aufbau- und Verbindungstechnik von mikrofluidischen Systemen mit der Makrowelt gelöst werden. Der Druck wiederverwendbarer Chiphalterungen und Messaufbauten, mit fluidischen und elektrischen Verbindungen zugeschnitten auf einzelne Chipdesigns, stellt eine wesentliche Anwendung dieser Technologie dar. Hierbei setzen wir auf geklemmte oder verschraubte O-Ringverbindungen anstatt auf Klebung (a). Dies vereinfacht nicht nur die Handhabung, es resultiert auch in einer zuverlässigeren und besseren Dichtigkeit und Druckfestigkeit. Weiterhin können fluidische Kanäle innerhalb dieser Halter auch frei in alle Richtungen entworfen werden, wodurch die typisch senkrecht nach oben oder unten gerichteten Öffnungen eines Mikrochips seitlich am Halter herausgeführt werden (b). Ausgewählte fluidische Funktionalitäten wie Reservoirs oder Filter können ebenfalls direkt in den Halter eingebaut werden.

Als weiterführendes Forschungsthema untersuchen wir auch komplett gedruckte fluidische Systeme. Dabei können wir durch den dritten Freiheitsgrad im Design neue Geometrien realisieren, wie z.B. Bauteile mit vollständig runden Kanälen und äußerer Form wie sie in Natur und Industrie vorkommen, mit sowohl geschlossen Kanälen als auch Oberflächenstrukturen in beliebige Raumrichtungen, mit eingebetteten freibeweglichen Elementen und integrierten fluidischen Anschlüssen in einem einzelnen gedruckten Bauteil. Die kleinste mögliche Strukturbreite beträgt hierbei etwa 100 µm. Aktuelle Beispiele sind laminare Mixer mit integrierten, freibeweglichen Rückschlagventilen (c) und aktive, magnetisch aktuierte Ventile und Pumpen.

 

Ansprechpartner

Dr. Sander van den Driesche
IMSAS, NW1, Room O-2080
Tel: +49 421 218 62652
E-mail: sdriescheprotect me ?!imsas.uni-bremenprotect me ?!.de

 

Ausgewählte Veröffentlichungen

S. v. d. Driesche, F. Lucklum, F. Bunge, and M. J. Vellekoop, “3D Printing Solutions for Microfluidic Chip-To-World Connections”, Micromachines 9 (2018) 71. DOI:10.3390/mi9020071

S. v. d. Driesche, F. Bunge, F. Lucklum, and M. J. Vellekoop, “3D-Printing: An Attractive Tool to Realise Microfluidic Chip Holders”, 3rd Conf. MFHS (2017) 94.

F. Lucklum, P. Vaidyanathan, and M. J. Vellekoop, “Demonstration mehrerer MST-Funktionalitäten mittels hochauflösender Stereolithographie anhand eines 3D mikrofluidischen Mixers”, MikroSystemTechnik Kongress (2015) 190.

zurück zu Projekte AG Vellekoop

 

Aktualisiert von: L. Reichel