Insbesondere in den Bereichen Medizintechnik, Biotechnologie und Verfahrenstechnik interessiert in vielen Anwendungen das Zusammenwirken von biologischen oder chemischen Prozessen mit den dominierenden physikalischen Vorgängen. Die genaue Kenntnis der damit einhergehenden relevanten Zusammenhänge und Abhängigkeiten ist entscheidend für eine Optimierung von Geräten und Prozessabläufen. Numerische Simulationen stellen für diese Aufgabenstellungen optimale Werkzeuge bereit.

In Verbindung mit einer Strömungssimulation erfolgt die Modellierung von chemischen Reaktionen unter Annahme teilweise sehr komplexer Abläufe, wie Mehrfachreaktionen, thermisch aktiven oder deaktiven Reaktionen, unterschiedlichen Reaktionsraten oder Effekten von Katalysatoren. Voraussetzung für die Einbindung dieser Reaktionen ist die Kenntnis der Reaktionskinetiken und Stoffwerte. Diese werden in einen CFD-Solver implementiert und durch mögliche temperatur- oder konzentrationsabhängige Stoffwerte komplettiert.

Die Simulation von biologischen Systemen erfordert zudem die umfassende Berücksichtigung von Besonderheiten, die sich aus den speziellen Eigenschaften lebender Zellen ergeben. Das wären insbesondere

Zellwachstum	Atmung
Metabolismus	Biotransformation

Diese Prozesse werden ebenfalls mit Hilfe von Modellgleichungen beschrieben und implementiert, wobei Effekte wie Viskositätserhöhung durch Zellmassenvergrößerung, Austausch zwischen Gasblasen und Flüssigkeit oder thermische Bilanzen bei der Simulation beachtet werden.

Die Ingenieure der ASD besitzen aufgrund ihrer umfangreichen Tätigkeiten im Bereich biomedizinischer und biotechnologischer Anwendungen ein langjähriges Know-how in der Simulation solch komplexer Systeme.
Das schließt insbesondere die Möglichkeiten ein, bei Betrachtung von biologischen Systemen auch der Frage nach möglicher Zellschädigung und der Biokompatibilität von Geräten auf den Grund zugehen.
Die vielfältigen Module und Bewertungstools der ASD für biologische Betrachtungen (z.B. zur Vorhersage von Hämolyse oder Thrombenbildung) sind international anerkannt.
 

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