Mikrosystemtechnik

Kleine Technik ganz groß

Mikroelektronik ist eine klassische Querschnittstechnologie über alle Themenbereiche: Ob bei der Automatisierung, Kommunikationstechnik, Optik, Medizintechnik oder bei vernetzten Assistenzsystemen – Sensoren und Mikrosysteme sind universell einsetzbar, elektronische Prozesse spielen sich auf immer kleinerem Raum ab.

Integrated Assembly

Fertigung beweglicher Systeme ohne Montage

Bei der Stereolithograpie werden die Bauteile während des schichtweisen Abscheidens in vorbereitete Kavitäten platziert. Die erforderliche Kontaktierung erfolgt durch sequenzielle Abscheidemethoden bei niedrigen Temperaturen. Nach dem Aushärten der Materialien entsteht ein individueller Prototyp mit optimal angepassten Formfaktoren. Das Besondere dabei ist die Möglichkeit, durch die Anpassung von CAD-Daten Sensoren, Aktoren, fluidische und optische Leiter individuell zu integrieren.Starre Formsysteme entfallen. Die Kombination mit so genannten Opferschichten erlaubt es sogar, innenliegende Komponenten wie Rollen, Zahnräder oder einfache Mechanismen ohne Montage beweglich zu halten.

Electronic Embedding

Integration zusätzlicher elektronischer Funktionen in Bauteile

Die Anforderungen an Mikrosystemtechnik und die so genannte Heterointegration steigen ständig, um die Bedürfnisse der Bevölkerung zu erfüllen. Solche funktionalen mikroelektronischen Systeme können zum Beispiel als Prothesen vollständig an die Erfordernisse des Patienten angepasst werden oder vorhandenen Bauraum mikrometergenau ausfüllen. Die individuelle Fertigung solch komplexer Einheiten ist durch die Kombination von Stereolithographie und Multi-Jet-Modeling mit Technologien der Mikrosystemtechnik keine Utopie mehr. Tastaturen, Displays, Mikrocontroller und die Sensor-Aktor-Peripherie lassen sich durch Einbetttechniken zu individualisierten Embedded Systems verbinden.
 

Integration von RFID-Chips

Dank Rapid Manufacturing lassen sich Funkchips sogar in metallische Komponenten integrieren. Das Verfahren haben Forscher vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen entwickelt. In nur einem Arbeitsschritt werden die »intelligenten« Metallbauteile mit RFID-Chips ausgestattet. Dabei wird das dreidimensionale CAD-Modell aus dem Computer Schicht für Schicht von einer Maschine als Prototyp aufgebaut. Diesen Prozess können die Fraunhofer-Wissenschaftler so steuern, dass der eingebaute RFID-Chip völlig vom Material umschlossen ist.

Projektbeispiele

Intelligente Sensorsysteme

Am Standort Oberpfaffenhofen des Fraunhofer IZM entstand ein neuer Feuchtigkeitssensor: Dieses gänzlich durch generative Verfahren hergestellte intelligente Sensorsystem kann individuell an äußere mechanische Anforderungen angepasst werden. Dreidimensional aufbauende Methoden verfügen dabei über ein sehr großes Zukunftspotenzial zur Erfüllung individueller Anforderungen der Endkunden. Die Anpassung der elektronischen Funktionalitäten wurde durch effiziente Softwaretools deutlich verbessert . Ausschlaggebend ist die zuverlässige Integration und Kontaktierung der mikrosystemtechnischen Komponenten.

Die Wissenschaftler des Fraunhofer IZM erforschen weitere Integrationsmethoden, mit denen kleinste elektronische Strukturen sicher eingebaut und verbunden werden können.