Wie Wasser eine Oberfläche benetzt, entscheidet über den Erfolg vieler Anwendungen. Zellkulturen benötigen beispielsweise andere Benetzungseigenschaften als Elektroden in der Wasserstoffproduktion. Bislang werden diese Eigenschaften vor allem durch empirisches Wissen an die Anwendung angepasst und auf die Oberfläche eingebracht. 

Robotergestützte Plattform mit Laser und KI

Im neuen Projekt KI-Surf will das LZH zusammen mit der ATMINA Solutions GmbH und KLUG Laserdienstleistungen und Beratung dieses Vorgehen in einen datengestützten Ansatz übertragen. Dafür entsteht eine robotergestützte Plattform, die Laserstrukturierung, Kontaktwinkelmessung, Oberflächentopographie-Analyse und Probenlagerung miteinander verbindet. Die gewonnenen Daten sollen Zusammenhänge zwischen Laserparametern, Oberflächenstruktur und Benetzbarkeit sichtbar machen. So sollen Oberflächen künftig gezielt funktionalisiert werden können, ohne dass die dafür erforderliche Topographie oder die geeigneten Laserparameter im Vorfeld bekannt sein müssen.

Auch zeitliche Veränderungen der Benetzbarkeit können berücksichtigt werden. Die Plattform kann durch den Roboter Proben automatisch einlagern und über definierte Zeiträume wiederholt untersuchen. Diese Langzeitdaten fließen anschließend ebenfalls in die KI-gestützte Optimierung ein.

Validierung an Zellkultur und Elektrolyse-Komponenten

Validiert wird der Ansatz zunächst an zwei Anwendungen: Zum einen soll in der Zellkulturtechnik untersucht werden, wie laserfunktionalisierte Oberflächen Zellhaftung und Zellwachstum beeinflussen. Zum anderen sollen Komponenten in der Wasserelektrolyse, wie Flussplatten oder poröse Transportschichten funktionalisiert werden, um die Effizienz der Elektrolyse zu verbessern.

Die Ergebnisse von KI-Surf sollen zu einer ökologisch nachhaltigen, chemiefreien Oberflächenfunktionalisierung beitragen, die vielseitig in der Materialwissenschaft, Biotechnologie und Energietechnik anwendbar ist. 

Über KI-Surf
Das Projekt „Robotergestützte KI-Laserprozesse zur Oberflächenfunktionalisierung (KI-Surf)“ wird von der Investitions- und Förderbank Niedersachsen (NBank) mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert. Projektpartner sind ATMINA Solutions GmbH, KLUG Laserdienstleistungen und Beratung und Laser Zentrum Hannover e.V.