Am Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilkunden der Universität Würzburg forscht ein Team von internationalen Wissenschaftlern an der künstlichen Herstellung von transplantierbaren Gewebe. Dieses Gewebe wird auf einem, von den Forschern selbst hergestellten, Geflecht aus Biopolymer gezüchtet. Dazu werden mit einem 3D Drucker aus einem geschmolzenen Polymer sehr dünne Fäden in Bahnen zu einem Karomuster ausgelegt. Schicht für Schicht wird dann das Muster zu einem dreidimensionalen Gitter aufgebaut. Dazu ist es wichtig die richtigen Abstände der einzelnen Bahnen zu finden, um den Besiedelungsprozess der Zellen optimal zu gestalten.
Die große Herausforderung lag in der Positioniergenauigkeit und Bewegungsgeschwindigkeit des gemeinsam mit Lamb entwickelten Druckers. Bei einer Verfahrgeschwindigkeit von bis zu 0,2 m/s kann das Druckmuster auf zwei Mikrometer (2/1000mm) genau erstellt werden. Diese Genauigkeit entspricht etwa 1/40 der Dicke eines menschlichen Kopfhaars. Aufgabe von Lamb war es, den kompletten Schaltschrank inklusive notwendiger Programmierung und Inbetriebnahme zu erstellen. Weiterhin umfasste der Auftrag die Auslegung der mechanischen Komponenten für den Antrieb des Tisches, der die Verfahrbewegungen unter der feststehenden Düse des Fadens durchführt.
Das zu druckende Muster wird mit dem maschinenbasierten G-Code programmiert, weshalb der Bediener sich schnell in der Programmierebene zurechtfindet. Bei den Komponenten wurde auf die Technik des Weltmarktführers Bosch Rexroth zurückgegriffen. Der Tisch wird mit Linearpräzisionsmodulen PSK mit angebautem Servomotor angetrieben. Die elektronische Antriebstechnik besteht aus den Servoantriebsreglern, der SPS mit integrierter CNC-Steuerung und einer PC-basierten HMI-Schnittstelle. Als weitere integrierte Schnittstellen sind SPS-basierte, hochgenaue PI-Regler vorhanden für Temperatur und Druckluft sowie die Ansteuerung eines für den Prozess notwendigen Hochspannungsgeräts. Auf alle Prozesswerte kann über die strukturierte Benutzeroberfläche, sogar durch die Ablaufprogrammierung heraus, zugegriffen werden.
