Membranforschung: das Bauteil, das jeden Herzschlag trägt
Untersucht werden Mehrlagenmembranen aus elastomeren und polymeren Werkstoffen, darunter PU/PCU- und Silikon-basierte Systeme. Im Mittelpunkt stehen Ermüdung, Faltenbildung, Randspannungen und reproduzierbare Bewegung über sehr hohe Zyklenzahlen.
Warum die Membran
Trennwand und Verschleißteil zugleich
Die Membran trennt den Blutraum vom Mechanikraum. Sie wird bei jedem Hub von der Druckplatte verformt — bei einem mittleren Fluss von 7,5 l/min und 120 ml Hubvolumen rund 62,5-mal pro Minute, über zehn Jahre gerechnet etwa 328,5 Millionen Mal.
Ermüdung beginnt typischerweise nicht in der Fläche, sondern an geklemmten Rändern, in Bereichen hoher Krümmung und in wiederholten Kontaktzonen. Deshalb wird die Membran nicht als Einzelwerkstoff, sondern zusammen mit Einspannung, Druckplattengeometrie und Bewegungsprofil untersucht.
Die systematische Material- und Membranentwicklung begann im März 2024.
Werkstoffe
Untersuchte Membran- und Elastomerwerkstoffe
| Werkstoff | Einordnung | Status |
|---|---|---|
| PU / PCU | Polyurethan / Polycarbonat-Urethan | In Untersuchung |
| BPU | Polyurethan-Variante | In Untersuchung |
| Silikon | Elastomer; frühere Arbeitsannahme: Silikonmembran ca. 2 mm | In Untersuchung |
| EPDM | Elastomer | In Untersuchung |
| Mehrlagenaufbau / Rolling Diaphragm | Forschungsschwerpunkt | In Untersuchung |
Die 2-mm-Silikonmembran ist eine frühere Arbeitsannahme, keine finale Spezifikation. Ein Werkstoff ist erst dann ausgewählt, wenn Dauerlaufdaten vorliegen.
Forschungsfragen
Was an der Membran geprüft werden muss
- Ermüdung über sehr hohe Zyklenzahlen
Zykluslebensdauer unter realistischen Drucklasten — kurze Demonstrationen sind kein Haltbarkeitsnachweis.
- Faltenbildung und reproduzierbare Bewegung
Die Membran soll bei jedem Hub gleich abrollen und keine wandernden Falten bilden.
- Randspannungen und Einspannung
Geklemmte Ränder und Übergänge zur Druckplatte sind die wahrscheinlichsten Startpunkte für Risse.
- Dichtheit und Leckage
Leckagekontrolle und Membraninspektion gehören zu jedem Dauerlaufintervall.
- BlutkontaktOffen
Die Membranoberfläche ist blutberührt — Hämokompatibilität ist ein eigener, noch offener Nachweis. Siehe Validierung.
Vorgehen
Vom Probekörper zum Dauerlauf
- Anforderungen und MembranauslegungLaufend
03/2024 – 12/2026
- Werkstoffauswahl, Guss und ProbekörperLaufend
03/2024 – 12/2027
- Ölbad- und VorspannungsversucheGeplant
Benchtop-Prüfansätze für zyklische Belastung.
- DauerlaufprüfstandLaufend
06/2025 – 12/2026: zyklische Belastung und Membranuntersuchungen.
- Dauerlauf, Versagensanalyse, IterationLaufend
01/2026 – 12/2028