Phase 1
Erste Membranpumpen-Konzepte Abgeschlossen
Kammer, Membran und steuerbarer Hub als Grundprinzip.
Entwicklungsweg: vom ersten Konzept zur aktuellen Architektur
Drei Entwicklungsstränge in ihrer Reihenfolge: Gesamtsystem, Membran und Antriebe. Frühere Architekturstufen bleiben sichtbar und sind als solche gekennzeichnet.
Strang 1
Gesamtsystem Kunstherz
Phase 2
Mechanisches Membranprinzip Abgeschlossen
Kraftübertragung auf die Membran, Klappenphasen und reproduzierbarer Hub.
Phase 3
Trennung von Körper- und Lungenkreislauf Abgeschlossen
Hochdruck- und Niederdruckseite als getrennte Aufgaben.
Phase 4
Pulmonaler Dauerfluss Abgeschlossen
Miniaturisierte Dauerflusspumpe für den Grundfluss im Lungenkreislauf.
Phase 5
Frühere Architekturstufe Frühere Stufe
Modulare Zwei-Kreislauf-Architektur mit Körperkammer, Pulskammer und Dauerflusspumpe. Drei Module wurden gefertigt und ein Kreislaufprüfstand aufgebaut. Die damaligen Auslegungswerte sind durch die aktuelle Architektur ersetzt.
Phase 6
Aktuelle Architektur Aktueller Stand
- pulsatile Kammer für den Körperkreislauf
- Pulskammer und Dauerflusspumpe für den Lungenkreislauf
- Reservefunktionen für den Ausfall einzelner Komponenten
- Form am menschlichen Herzen orientiert
- Akku, Elektronik und Energieübertragung außerhalb des Herzbeutels
Phase 7
Systemintegration Geplant
Zusammenführung von Kammergeometrie, Membran, Antrieb, Sensorik, Energieversorgung und Sicherheitskonzept.
Phase 8
Nächste Benchtop-Systemgeneration Geplant
Zusammenführung von CAD, Simulation, Prototypen und Dauerlaufdaten in eine weiterentwickelte Benchtop-Systemgeneration.
Strang 2
Hochzyklenfestes polymeres Membransystem für eine pulsatile Kunstherzpumpe
Eigenständiges, dokumentiertes F&E-Vorhaben in sechs Arbeitspaketen. Die Pakete laufen teilweise parallel.
AP 1
Anforderungsanalyse und Membranauslegung Laufend
Ermittlung von Hub-, Druck- und Bauraumanforderungen; parametrische Auslegung verschiedener Membrangeometrien.
AP 2
Werkstoffauswahl, Membranguss und Probenherstellung Laufend
Auswahl geeigneter Elastomere; Herstellung und Charakterisierung ein- und mehrlagiger Membranproben mit variierten Wandstärken, Rollradien und Vorspannungen.
AP 3
CAD-Konstruktion, numerische FE-Simulation und Prototypenfertigung Laufend
Nichtlineare FE-Simulation mit hyperelastischen bzw. viskoelastischen Materialmodellen; lokale Hauptdehnungen, Spannungen und Biegeradien; iterative Prototypen.
AP 4
Funktionstests und iterative Geometrieanpassung Laufend
Funktionstests der Prototypen und iterative Anpassung von Geometrie und Membraneinspannung.
AP 5
Entwicklung des Mehrplatz-Dauerlaufprüfstands Laufend
Prüfstand mit definiertem Hub und Gegendruck sowie Zyklen-, Druck-, Temperatur- und Leckageüberwachung.
AP 6
Dauerlauf-, Frequenzvalidierungs- und Versagensanalyse Laufend
Parallele Dauerläufe bei unterschiedlichen Frequenzen; Analyse von Rissen, Kriechen, Abrieb, Materialermüdung und Schichtversagen; Abgleich mit der Simulation.
Strang 3
Antriebe
Phase 1
Linearhub im Konzept Abgeschlossen
Erste Konzepte mit steuerbarem Linearhub.
Phase 2
Elektromechanischer Ansatz Frühere Stufe
Motor mit Gewindetrieb als früherer Favorit, konstruktiv ausgelegt.
Phase 3
Konzeptvergleich Laufend
Mehrere Antriebsprinzipien werden nach Bauraum, Wärme, Verschleiß, Regelbarkeit und Lebensdauer verglichen.
Phase 4
Prüfstandsvergleich Geplant
Ausgewählte Antriebe werden unter gleichen Bedingungen geprüft — gleiche Kammern, Drücke und Messmethoden.
Phase 5
Auswahl Geplant
Entscheidung nach Prüfstandsdaten, nicht nach Theorie.