GAMPT mbH bringt seine langjährige Expertise in der Ultraschall- und Mechatronikentwicklung in das Forschungsprojekt »UltraSep« ein. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS entsteht ein neues ultraschallgestütztes Separationstool, das die präzise Analyse von Nanopartikeln mittels Elektronenmikroskopie deutlich effizienter machen soll.
Nanopartikel bestimmen die Eigenschaften zahlreicher Produkte – von Elektronik über Kosmetik bis hin zur Energietechnik – und unterliegen zugleich steigenden regulatorischen Anforderungen. Für eine belastbare Einstufung als Nano- oder Nicht-Nanomaterial ist eine anzahlbasierte Partikelgrößenverteilung über einen großen Größenbereich erforderlich. Bestehende Screening-Verfahren liefern diese Informationen nur eingeschränkt, während die Elektronenmikroskopie zwar sehr genau, jedoch bislang aufwendig in der Anwendung ist.
Hier setzt »UltraSep« an: Ziel des Projekts ist es, Agglomerate in trockenen Pulvern und Dispersionen mithilfe von Ultraschall aufzutrennen und die Partikel so zu verteilen, dass überlagerungsfreie zweidimensionale Partikelverteilungen entstehen. Dadurch wird die Elektronenmikroskopie als Analysewerkzeug deutlich besser nutzbar – von der Materialentwicklung bis zur regulatorischen Absicherung.
GAMPT verantwortet im Projekt die Entwicklung der ultraschallbasierten Hardwarekomponenten. Dazu gehören ein speziell ausgelegter Ultraschallgenerator, passende Aktoren sowie Probenhalter, die sich direkt in bestehende Präparations- und Analyseworkflows integrieren lassen. Durch die gezielte Variation von Frequenz, Intensität und Anregungsmustern soll eine effektive Separation von Nanopartikeln über einen Größenbereich von wenigen Nanometern bis in den zweistelligen Mikrometerbereich ermöglicht werden.
Am Fraunhofer IMWS wird der entwickelte Prozess mithilfe der Rasterelektronenmikroskopie validiert. Ergänzend entsteht eine KI-gestützte Bildauswertung, die Partikel automatisch segmentiert und charakterisiert – unter anderem hinsichtlich Partikelgröße, Abmessungen und Aspektverhältnis – und die Ergebnisse als anzahlbasierte Verteilung ausgibt. So entsteht ein durchgängiger Workflow von der Probenvorbereitung bis zur auswertbaren Statistik.
Das Projekt zielt auf einen marktfähigen Prototyp, der als Ergänzung zu bestehenden Elektronenmikroskopen eingesetzt werden kann, insbesondere bei Pulverherstellern und -verarbeitern in Branchen wie Pigment-, Batterie-, Keramik- oder Kosmetikindustrie. Mit der Entwicklung der ultraschallgestützten Kernkomponenten leistet GAMPT einen wichtigen Beitrag zu einer effizienteren, präziseren und praxisnahen Nanopartikelanalytik.