Kosmetikindustrie

Personalisierte Hautcreme aus der Beauty-Minifabrik

Wirkungsvoll ist eine Creme dann, wenn sie den Ansprüchen des jeweiligen Hauttyps gerecht wird. Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher haben ein System entwickelt, das es ermöglicht, eine solche personalisierte Gesichtscreme wirtschaftlich zu produzieren.

Personalisierte Hautcreme

Die Beauty-Minifabrik enthält eine komplette Produktionsstraße. | Fraunhofer IPA/Rainer B

Die Auswahl an Gesichtscremes ist riesig. Doch welches Pflegeprodukt ist das richtige für die eigene Haut? Die passende Creme für den individuellen Hauttyp zu finden, ist gar nicht so einfach. Zahlreiche Faktoren wie Jahreszeit, Stress, Hormonhaushalt und Alter beeinflussen den Zustand der Haut zusätzlich und erschweren die Kaufentscheidung. Eine Gesichtscreme, die auf die persönlichen Bedürfnisse abgestimmt ist, wünschen sich viele Frauen. Eine solche personalisierte Tagespflege haben Viktor Balzer und sein Kollege Dr. Lars Rüther, Molekularbiologe bei der Dermatest GmbH, mit ihrem Unternehmen Skinmade, einer Ausgründung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, auf den Markt gebracht. Bis Ende 2019 soll Skinmade Personal Skin Care in allen Großstädten erhältlich sein.

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Inhaltsstoffe kosmetischer Produkte werden in den EU-Ländern einheitlich gekennzeichnet. Die Grundlage dafür bildet das „INCI-System“ (International Nomenclature Cosmetic Ingredients).

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In dem Produkt, das alle Regularien der EU-Kosmetikverordnung erfüllt und dermatologisch überprüft ist, stecken fünf Jahre Forschung, zahlreiche Tests mit Probanden sowie das Know-how eines multidisziplinären Teams aus IT-Spezialisten, Ingenieuren, Maschinenbauern, Dermatologen, Pharmazeuten und Biologen. Das Ergebnis ist ein neuartiges cyberphysisches Produktionssystem, das es ermöglicht, die personalisierte Hautcreme massenhaft und zugleich wirtschaftlich herzustellen.

Die Beauty-Minifabrik in der Größe eines Kleiderschranks umfasst eine komplette Produktionsstraße, die Maschinensteuerung, Rohstoffe, Tiegel und Deckel sowie Messgeräte, um den Feuchtigkeits- und Fettgehalt der Haut zu analysieren. Die Bedienung erfolgt über ein Touchdisplay, am Ende der Produktion landet das fertige Produkt in einem Ausgabefach.

Hautanalyse mithilfe von Biomarkern

Bevor die Produktion starten kann, wird an Stirn, Wange und unterhalb des Mundwinkels der Feuchtigkeits- und Fettgehalt der Haut ermittelt. Bei dieser Hautanalyse werden Biomarker gemessen, die den aktuellen Hautzustand anzeigen. Mithilfe der Corneometrie bestimmen die Forscher die Hautfeuchtigkeit. Die Methode basiert auf der Messung der Dielektrizitätskonstanten von Wasser in der obersten Hautschicht, dem Stratum corneum. Diese Hautschicht reicht etwa 20 Mikrometer tief. Mittels Sebumetrie kann der Gehalt an Oberflächenlipiden an der Haut quantifiziert werden.

Das Messverfahren basiert auf der sogenannten Fettfleck-Photometrie. Ein mattiertes Band wird über eine standardisierte Messdauer von 30 Sekunden auf die Haut gehalten. Nach Kontakt mit dem Sebum wird das Band lichtdurchlässig und gibt über das Maß der Transparenz des Bandes Aufschluss über den Fettgehalt der Haut. Eine weitere Messung bestimmt die Elastizität der Haut.

Cyberphysisches Produktionssystem

Selbstlernende Algorithmen und eigens programmierte neuronale Netze werten das Messergebnis aus und berechnen, welche Inhaltsstoffe die personalisierte Creme in welcher Konzentration enthalten soll. Die hierfür erforderlichen KI-Trainingsdaten haben Balzer und seine Kolleginnen und Kollegen ebenfalls aufbereitet. Eine Cloudlösung steuert das komplette cyberphysische Produktionssystem. Nach abgeschlossener Auswertung und Analyse werden die Messergebnisse an die Maschinensteuerung übertragen.

Am Ende des kompletten Produktionsprozesses, der lediglich sieben Minuten dauert, erhält die Kundin einen fertig abgefüllten Tiegel mit 30 Millilitern. Sie kann sogar Duft und Textur der Gesichtscreme wählen. Nach sechs Wochen empfiehlt sich eine erneute Messung. Nur so lässt sich herausfinden, ob sich die Haut verändert hat und eine andere Mischung der Inhaltsstoffe sinnvoll ist.

Quelle: Fraunhofer IPA, 01.04.2019