Hochschule Coburg

Maria Kufner

Anschrift:

Leistungsprofil:

• Mikrooptik und Mikrosystemtechnik
• integrierte Optik
• faseroptische Sensoren

• InnoTerm Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.12.2020 Im Rahmen des EFRE-Projekts „InnoTerm“ werden Forschungs- und Entwicklungspartnerschaften mit kleinen und mittleren Unternehmen in der ehemaligen nordbayerischen Grenzregion (Oberfranken und nördliches Unterfranken) aufgebaut und bestehende vertieft. Die Aufgabenstellungen und Ideen aus Firmen fließen in unmittelbare Forschungstätigkeit im ISAT ein und sollen in Firmen in vermarktungsfähige Anwendungen überführt werden. Ein ‚Innovationsterminal‘ als regionale Plattform für einen kontinuierlichen Technologietransfer soll etabliert werden.
• •Optische Anregung und Detektion von Oberflächenwellen Akustische Oberflächenwellen, d.h. Ultraschallwellen, die sich an der Oberfläche eines Substrats ausbreiten, werden bereits für eine Vielzahl an Sensoranwendungen eingesetzt, wie zum Beispiel der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Über das laserakustische Verfahren des ISAT können Oberflächenwellen nichtinvasiv, d.h. ohne Beschädigung der Oberfläche, angeregt werden. Mit kurzen Laserpulsen werden hierbei Schwingungen in dem zu untersuchenden Substrat erzeugt, die sich anschließend als akustische Oberflächenwellen ausbreiten. Eine Detektion der akustischen Oberflächenwellen ist ebenfalls optisch mit Hilfe eines Laser-Doppler-Vibrometers möglich. Die Auslenkung der Welle an der Oberfläche kann hierbei mit einer Auflösung von bis zu zwei Pikometern genau gemessen werden. Durch ein Abscannen der Oberfläche können nicht sichtbare Inhomogenitäten, Gefügeänderungen oder auch Mikrorisse detektiert werden. Ferner lässt sich diese Technik auch einsetzen, um z.B. das Elastitzitätsmodul oder die Dicke von Folien bzw. dünnen Schichten auf Oberflächen zu bestimmen.
• •Biofilmdetektion Die Biofilmbildung an Grenzflächen ist ein weit verbreitetes Phänomen, welches vor allem dann an Relevanz gewinnt, wenn sich Biofilme in medizinischen Geräten und Bauteilen ablagern, welche sehr hohen hygienischen Anforderungen genügen müssen. Auch bei technischen Anlagen, wie Wärmetauschern oder Klimaanlagen, wird durch anhaftende und schwer zu entfernende Bakterienbeläge deren Effizienz erheblich reduziert. Eine exakte und kostengünstige online-Detektion von Biofilmen mit den im ISAT entwickelten Sensorprototypen kann dazu beitragen, die Desinfektionszyklen bei medizinischen Geräten zu optimieren oder die Betriebsdauer technischer Anlagen zu erhöhen. Ein wesentlicher Vorteil der im ISAT entwickelten Methode besteht darin, dass durch die Anregung mikroakustischer Oberflächenwellen auf der Außenwand von Anlagenbauteilen oder Schlauchelementen, die Biofilmbildung im Inneren dieser Bauteile kontinuierlich überwacht werden kann, ohne dass ein Einbau von Sensorelementen in das System erfolgen muss – die Sterilität einer Anlage kann somit problemlos gewahrt werden. In verschiedenen Untersuchungen des Instituts konnte erfolgreich gezeigt werden, dass über die akustische Methode die Biofilmbildung im Inneren von flüssigkeitsgefüllten Rohren oder Schläuchen präzise und bereits bei beginnenden Ablagerungen überwacht werden kann. Ferner lassen sich durch dieses vielseitig einsatzbare Verfahren neben Biofilmen auch andere Schichtablagerungen detektieren, sodass frühzeitig Maßnahmen zur Schichtentfernung eingeleitet werden können. Bei Messungen an Biofilm-Ersatzschichten konnte mit dem Verfahren eine Nachweisgrenze von rund 5µm ermittelt und über erste Messungen an realen Biofilmen mittels speziell entwickelten Testsensoren die Praxistauglichkeit des Messverfahrens bestätigt werden
• "Gesundheit messen" ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt der Schwerpunkte "Sensorik und Analytik" und "Gesundheit analysieren und fördern". Eingebunden ist auch der Bereich Versicherungswirtschaft der Hochschule Coburg. Die entwickelten Programme und Technologien sollen mit Industriepartnern aus der Wirtschaft sowie dem Gesundheits- und Sozialwesen getestet werden. Im Mittelpunkt der Forschung steht das Thema Dehydration. Vor allem ältere Menschen trinken zu wenig. Trocknet der Körper aus, kann das zu enormen gesundheitlichen Schwierigkeiten bis hin zum Tod führen. Im Projekt „Gesundheit messen“ werden Konzepte entwickelt, die verhindern, dass ältere Menschen zu wenig trinken. Mithilfe von Sensoren wird die Wirksamkeit dieser Maßnahmen überprüft. Dies erfolgt im Rahmen von drei kooperativen Promotionen mit unterschiedlichen Schwerpunkten.

• •Weißlichtinterferometer, Schwingprüfanlage, Faseroptische Messsysteme, Laser-Scanning-Vibrometer, FT-IR Spektrometer
• •Reinraumzelle, Klimaprüfschrank, Trockenschränke, Brutschrank, Zentrifuge, Temperaturprüfkammer
• •Oszilloskope, Mikroskope, Dichtemessgeräte
• •Sputter Coater, Fräse, Hydrophon, Drehmaschine, Wärmebildkamera
• •Autoklav

Publikationen:

• Singer, F.; Kufner, Maria (2017): Model based laser-ultrasound determination of hardness gradients of gas-carburized steel. In: NDT & E International 88, S. 24–32. DOI: 10.1016/j.ndteint.2017.02.006.
• Drese, Klaus Stefan; Kufner, Maria; Lindner, Gerhard (2016): Messen mit seismischem Spürsinn. In: Jahresmagazin Mess- und Sensortechnik, S. 70–76.
• Landskron, Johannes; Schmidt, Katrin; Kufner, Maria; Lindner, Gerhard (2015): Stable vortex generation in liquid filled wells by mode conversion of surface acoustic waves. In: Physics Procedia 70, S. 98–101. DOI: 10.1016/j.phpro.2015.08.051
• Kufner, Maria; Kufner, Stefan (2011): Ion exchange technology for optical waveguides. In: Optik & Photonik 6 (4), S. 32–34. DOI: 10.1002/opph.201190385.

Kooperationsangebot für die Wirtschaft / Praxis:

• Akustik
• Mikrofluidik
• Sensorik