Um das Labor der Zukunft zu ­entwerfen, braucht es innovative Vordenker und Entwickler aus ­Forschung und Indus­trie. Für das Projekt smartLAB haben sich Wissen­schaftler und Unternehmen zusammengetan, um gemeinsam eine Vision des Labors der Zukunft zu entwickeln. Das voll funktionsfähige Musterlabor erlebte auf der Messe Labvolution mit Biotechnica vom 16. – 18. Mai 2017 seine zweite Auflage.

Dem Laien fällt zunächst auf, dass das smartLAB nicht aus Tischen oder Laborbänken besteht, sondern aus einzelnen sechseckigen Waben-Modulen, jedes von ihnen 90 cm hoch. Das spart Platz und erlaubt eine große Flexibilität beim Aufbau des Labors. Das eigentlich Bahnbrechende des smartLABs aber passiert im Zusammenspiel der einzelnen Geräte und mithilfe speziell entwickelter Software. Das Labor 4.0 arbeitet voll vernetzt – was bislang in der Labor-Realität noch eher die Ausnahme ist. „Das smartLAB-Projekt hat nicht nur für die Laborbranche in Deutschland, sondern auch weltweit Vorbildcharakter“, sagt Professor Dr. Thomas Scheper, Leiter des TCI.
Auf der europäischen Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows stand beim smartLAB im Mittelpunkt, wie das Labor denken und kommunizieren lernt. Dabei vereint es Anwendungen, die bereits marktreif sind mit langfristigen Visionen.

Die Partner des smartLAB 2017:
Eppendorf
Eppendorf stellt für die einzelnen im smartLAB gezeigten Use-Cases Geräte, Pipetten und Verbrauchsartikel bereit und unterstützt bei der Integration dieser Produkte. „Das smartLAB gibt uns als Unternehmen die Möglichkeit, im Verbund mit anderen eine Vision der Laborzukunft aufzuzeigen“, sagt Dr. Tanja Musiol, Projektleiterin Portfoliomanagement Marketing bei Eppendorf. „Der Austausch untereinander und mit den Kunden vor Ort gibt uns auf der anderen Seite wichtige Impulse für zukünftige Projekte.“ Als eines der führenden Unternehmen in den Life Sciences entwickelt und vertreibt Eppendorf Geräte, Verbrauchsartikel und Services für Liquid Handling, Sample Handling und Cell Handling für den Einsatz in Laboren weltweit.

Fraunhofer IPA
Partner des smartLAB ist außerdem das Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA mit der Abteilung Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik. Dort befassen sich die Mitarbeiter mit der Umsetzung der für Labore relevanten Digitalisierungstrends für das Labor der Zukunft. Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt dabei ist die digitale Vernetzung der Laborgeräte. Kommunikationsstandards, wie der vom IPA mitentwickelte SiLA-Standard spielen hier eine wichtige Rolle. Doch die Möglichkeit der Kommunikation allein reicht nicht aus. Für das Labor der Zukunft arbeitet das Fraunhofer IPA an der Entwicklung eines Labor-Ökosystems, bestehend aus einem Gerätebetriebssystem, einer App-Entwicklungsplattform und einem App-Store für Laborgeräte.

Herr M
Herr M ist im Bereich Innovationsmanagement auf anwenderbezogenes Design spezialisiert. Als kreativer Partner des smartLAB 2017 beleuchtet das Unternehmen, wie die komplexen Stränge der digitalen Datenverarbeitung und Datenbereitstellung mit der physischen Welt des Laboranten verschmolzen werden. Innovation hat nur dann wirklichen Wert, wenn sie vom Adressaten verstanden und gelebt wird. Um dieses Ziel sicherzustellen, gestaltet Herr M neue Arbeitsabläufe im Labor nach Kriterien der Benutzerpsychologie, Ergonomie und Interaktion. So entsteht ein Wiedererkennungswert zwischen zusammenhängenden Elementen und Aufgaben. Als Ergebnis werden selbst schwer verständliche Sachverhalte auf den Punkt gebracht – damit am Ende alles ganz einfach ist.

iTiZZiMO
Neue, im Laborumfeld bisher nicht genutzte mobile Endgeräte wie Smartphones, Tablets oder Smartglasses integriert iTiZZiMO im Rahmen des smartLAB in digitale Arbeitsabläufe. Die Datenbrille fungiert dabei einerseits als Schutzbrille, liefert andererseits Hinweise zu Arbeitsschritten und blendet Informationen zu Prozessen oder Warnhinweise beim Gebrauch gefährlicher Chemikalien ein. Tablet und Smartphones dienen als digitale Laborbücher und können direkt mit Labor-Informationssystemen verbunden werden. Alle Informationen sind abrufbar und können verändert werden. Die Dokumentation entsteht komfortabel nebenbei ohne weiteren Zeitaufwand.

Köttermann
Flexibilität und Platz – das sind die Themen, um die sich Köttermann im smartLAB kümmert. Der international führende Dienstleister für Komplettlösungen im Labor aus Stahl hat bewegliche Einrichtungseinheiten entwickelt. Dies sind Module in hexagonaler Form, die auf dem „Ballroom-Konzept“ basieren: Bei dieser aus der Reinraumtechnik stammenden Gestaltungsweise der Laborräume steht eine flexible Anordnung von Einrichtungen und Apparaturen im Vordergrund. Geräte sind dabei oft in Möbel integriert. Die mobilen Waben von Köttermann lassen sich jederzeit leicht neu anordnen, bilden platzsparende Inseln und ermöglichen das „Einhausen“ von unterschiedlicher Technik. Beispiele sind hier Magnet-Rührer, die in der Oberfläche integriert sind, oder Regaleinheiten, die in der Oberfläche versenkt werden können.

labfolder
Der Beitrag von der Fa.Labfolder zum smartLAB 2017 ist eine Softwarelösung zum Design, zur Abbildung und zur Automatisierung von Laborprozessen. Der Laborprozess visualisiert die Schau-Experimente sowie die dahinterliegende Datenstruktur ähnlich wie in einem Flow-Chart. Über die „Protocol Designer App“ werden die Ergebnisse des Prozesses außerdem direkt in das elektronische Laborbuch (ELn) von Labfolder geschrieben. Trotz dieser zentralen Rolle für den gesamten Laborprozess ist Labfolder nicht als monolithische „Mainframe“- Lösung konzipiert, sondern ermöglicht es allen teilnehmenden Partnern, selber „Apps“ zu erstellen, um sie dann über Schnittstellen dem Protocol Designer zur Verfügung zu stellen.

Lorenscheit
Die Fa. Lorenscheit Automatisierungs-Technik beliefert ihre Kunden mit Produkten und Leistungen rund um den Bereich Prozessautomatisierung und berät in Sachen smarte Fertigung. Das junge Unternehmen ist spezialisiert auf Lösungen für die Bereiche Werkstückhandling, optische Bauteilerkennung, Signieren und Messtechnik. Zum smartLAB trägt die Lorenscheit Automatisierungs-Technik den Roboterarm bei. Als Vertriebspartner von Universal Robots, MIR und Robotiq kennt sich Lorenscheit Automatisierungs-Technik bestens mit flexiblen, benutzerfreundlichen und schnell eingerichteten Robotern aus. Die Roboter von Universal Robots arbeiten kollaborierend, also Hand in Hand mit ihren menschlichen Kollegen. Für interne Transport- und Logistiklösungen ist der Roboter MiR100 ein idealer Partner und mit Robotiq bietet Lorenscheit Automatisierungs-Technik optimale Produkte in Greif- und Sensortechnik und Teach-In-Lösungen an.

LUPYLED
Erstmals dabei ist das auf Beleuchtung und Sensorik spezialisierte Unternehmen Lupyled. Das Hightech-Startup hat eine flächige Beleuchtung entwickelt, mit deren Hilfe verschiedenste Lichtszenarien dargestellt werden können. Die Wellenlängen reichen von 390 nm (UV) bis hin zu 660 nm. Lupyled unterstützt das smartLAB-Projekt von der Beleuchtung über die Behandlung verschiedenster Stoffe durch Verwendung spezieller Wellenlängen bis hin zur Sensorsteuerung. Die dazugehörige App des Unternehmens kann nach einer entsprechenden Anpassung die Beleuchtung sowie die Sensorik steuern und auswerten.

PreSens
Im smartLAB 2017 wird das Unternehmen PreSens nicht-invasive Sensoren in funktionalisierte Oberflächen integrieren. Im Use Case Bioreaktor Inokulation stellt das SFR vario die Biomassekonzentration, pH und O2 zur Verfügung. Besonderes Augenmerk wird dabei auch darauf gerichtet, wie die Ergebnisse aus der berührungsfreien Messung optimal mit anderen Analysedaten zusammengeführt werden können, und wie unkompliziert die Messtechnik in jedem Labor, auf jedem Labortisch zu integrieren ist. Außerdem werden erste Ergebnisse aus der Arbeitsgruppe „smartLAB“ zu einer neuen Sensorik für die Bioprozessentwicklung zu sehen sein. PreSens ist ein weltweit führender Anbieter chemisch-optischer Sensoren für Sauerstoff, pH, CO₂ und Biomasse.

Sartorius
Wissen zu teilen und kreative Ansätze auszuprobieren, sieht Sartorius als Leitidee des smartLAB. Zum einen dient smartLAB auf diese Weise als bilaterale Plattform, aus der gemeinsame Ideen in neue Produktentwicklungen fließen können. Zum anderen trägt Sartorius bspw. mit der modular konfigurierbaren Analysewaage Cubis ganz konkret zum Gelingen des Zukunftslabors bei. „Wenn wir Offenheit und Austausch mit unserer technologischen Kompetenz kombinieren, generieren wir Innovationen, die etwas bewegen und wegweisend für das Labor der Zukunft sein können“, sagt Michael Melingo, Mitglied des Group Executive Committee und Leiter der Laborsparte von Sartorius. „Folglich möchten wir das smartLAB nicht nur mit Sartorius-Produkten unterstützen, sondern auch unser Know-how einbringen, wenn es um neue Lösungen für das Labor geht.“ Davon sollen neben dem akademischen Sektor auch die Labore verschiedener Industriebranchen profitieren.
Sartorius ist ein international führender Pharma- und Laborzulieferer mit den beiden Sparten Bioprocess Solutions und Lab Products & Services. Mit innovativen Produkten und Dienstleistungen hilft der Konzern Kunden auf der ganzen Welt, komplexe und qualitätskritische Prozesse in der Biopharmaproduktion und im Labor sicher und wirtschaftlich umzusetzen.

Schmidt + Haensch
Ein weiterer Partner des smartLAB ist Schmidt + Haensch, 1864 in Berlin gegründet und damit eines der ältesten Unternehmen aus dem Bereich der optischen Messtechnik, das sich unverändert am Markt behauptet. Heute wird das Unternehmen in fünfter Familiengeneration geführt. Das Produktprogramm umfasst vor allem Polarimeter, Refraktometer, Photometer, Dichtemessgeräte und Prozessanalysensysteme für die Lebensmittel-, pharmazeutische und chemische Industrie. Etwa 15 % des Umsatzes werden jährlich in Forschung und Entwicklung für neue Geräte und Methoden investiert.

TCI – Institut für Technische Chemie
Das Institut für Technische Chemie der Leibniz Universität in Hannover nimmt seit Beginn des Projektes smartLAB die federführende Rolle bei Entwicklung, Koordination und Umsetzung ein. „Für uns ist das smartLAB eine Chance, die dringend benötigte Modernisierung der Laborinfrastruktur mitzugestalten und zielführend zu entwickeln“, sagt Dr. Sascha Beutel, Arbeitsgruppenleiter am TCI. „Als universitäres Institut haben wir sehr guten Zugang zu jungen Wissenschaftlern, die ihre Erwartungen und Ansprüche an die künftige Laborwelt mit einfließen lassen können, damit diese bedarfsgerecht auf die tatsächlichen Bedürfnisse zugeschnitten werden kann.“ Die Kernkompetenz des TCI liegt in der Entwicklung anwendungsbezogener Produkte und Prozesse, wobei der Schwerpunkt in der Bioprozesstechnik liegt.

Zühlke
Basis für ein smartLAB sind die flexible Vernetzung verschiedener Systeme sowie die Speicherung, Strukturierung und Auswertung von unterschiedlichen Ausgangsdaten. Zühlke hat für das smartLAB 2017 den eigenen „Industrie 4.0 Accelerator“ für Anwendungen im Labor adaptiert und erweitert. Der Industrie 4.0 Accelerator von Zühlke ist ein Modulbaukasten, der vorgefertigte Funktionen zur Kommunikation, Datenspeicherung und Verwaltung der verbundenen Geräte enthält. Er bietet Lösungselemente auf allen Ebenen der Anwendungsentwicklung für die Digitalisierung im Labor. Als Dienstleister für Innovationsprojekte entwickelt Zühlke Produkte, Services und Geschäftsmodelle der digitalen Zukunft – von