Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Motor des Fortschritts

03.12.2012
Anwendungsorientierte Forschung treibt die Antriebstechnik voran

Auch in den nächsten Jahren werden Branchen wie die Halbleiterindustrie, Life-Sciences oder die Biotechnologie auf Wachstumskurs bleiben. Steigende Anforderungen in diesen Bereichen haben dabei häufig Auswirkungen auf unterstützende Technologien.


Neues Positioniersystem. das auf dem magnetischen Schweben (Magnetic Levitation) basiert: Der passive Läufer schwebt auf einem magnetischen Feld und wird durch dieses aktiv geführt. Objekte lassen sich auf diese Weise mit bisher unerreichter Führungsgenauigkeit in der Ebene linear bzw. rotativ bewegen. (Foto: PI)


Dr. Rainer Gloess, Leiter Advanced Mechatronics bei PI: „Fährt das System z.B. eine Kreisbahn mit 100 nm Durchmesser, liegt die maximale Abweichung von der Ideallinie bei nur wenigen Nanometern.“ (Foto: PI)

Ein typisches Beispiel dafür liefert die Antriebstechnik: Bei Inspektions- und Fertigungssystemen der Halbleiterindustrie beispielsweise sind heute meist Luftlagertechnik und magnetische Linearmotoren im Einsatz. Die Anforderungen an die Präzision werden zukünftig weiter steigen bis in den Nanometerbereich. Zudem stoßen solche Systeme an ihre Grenzen, wenn Anwendungen das Arbeiten unter Vakuum oder Stickstoffatmosphäre erfordern. Antriebsspezialisten haben sich nun dieser Thematik angenommen und mit einem neuen elektromagnetischen Positioniersystem bereits vielversprechende Ergebnisse erzielt.

Treffen Marktgespür, Kompetenz und Teamfähigkeit aufeinander, wird letztendlich der Anwender profitieren. Die Karlsruher Firma Physik Instrumente (vgl. Kastentext 1) beweist das gerade: Der Spezialist für hochpräzise Positioniersysteme hat in Kooperation mit dem Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme (IMMS) und dem Fachbereich Mechatronik der Universität Ilmenau ein neues Positioniersystem entwickelt, das auf dem Prinzip des magnetischen Schwebens (Magnetic Levitation) basiert (Bild 1). Der Läufer schwebt auf einem magnetischen Feld, das durch sechs Spulen erzeugt und aktiv über einem 6D-Sensor geregelt wird. Das magnetische Feld übernimmt dann die Aufgabe des Antriebs und der aktiven Führung des Läufers. Der Antrieb und das kompakte hochauflösende Messsystem für die sechs Freiheitsgrade wurde so entwickelt, dass der Läufer passiv bleibt, also keine Kabelanschlüsse notwendig sind. Ein zweidimensionales optisch inkrementales Messsystem erfasst dazu in Kombination mit kapazitiven Sensoren die Position und dient zur Regelung des Antriebes in allen Achsen. Objekte lassen sich auf diese Weise mit bisher unerreichter Führungsgenauigkeit in der Ebene linear bzw. rotativ bewegen. „Die aktuelle, schon recht fortgeschrittene Entwicklungsstudie PIMag 6D positioniert mit einer Auflösung von 10 nm,“ freut sich Dr. Rainer Gloess, Leiter Advanced Mechatronics bei PI (Bild 2). „Fährt das System z.B. eine Kreisbahn mit 100 nm Durchmesser, liegt die maximale Abweichung von der Ideallinie bei nur wenigen Nanometern.“

Der Prototyp hat aktuell einen Bewegungsbereich von 100 x 100 x 0,15 mm³. Bahnbewegungen können bei einer Beschleunigung von bis zu 2 m/s2 und einer Geschwindigkeit von derzeit bis zu 100 mm/s mit Nanometerpräzision durchgeführt werden. Der digitale Controller des elektromagnetischen Antriebs, basierend auf einem modularen System von PI, kann bereits heute verschiedene Geometriefiles sowie Koordinatentransformationen verarbeiten und bietet damit eine optimale Basis für Skalierungen. Auf die nächsten Entwicklungsschritte darf man folglich gespannt sein.

Kastentext 1: Über Physik Instrumente (PI)
In den letzten vier Jahrzehnten hat sich Physik Instrumente (PI) mit Stammsitz in Karlsruhe zum führenden Hersteller von Nanopositioniertechnik entwickelt. Das privat geführte Unternehmen kann mit über 700 Mitarbeitern weltweit fast jede Anforderung aus dem Bereich innovativer Präzisions-Positioniertechnik erfüllen. Alle Schlüsseltechnologien werden im eigenen Haus entwickelt. Dadurch kann jede Phase vom Design bis hin zur Auslieferung kontrolliert werden: die Präzisionsmechanik und Elektronik ebenso wie die Positionssensorik und die Piezokeramiken bzw. -aktoren. Letztere werden bei der Tochterfirma PI Ceramic in Lederhose gefertigt, einem der weltweit führenden Unternehmen auf dem Gebiet aktorischer und sensorischer Piezoprodukte. Auch die miCos GmbH in Eschbach bei Freiburg gehört heute als PI miCos zur leistungsfähigen PI-Gruppe. Einen Schwerpunkt im breitgefächerten Produktprogramm bilden flexible Positioniersysteme für Ultrahochvakuum-Anwendungen sowie parallelkinematische Positioniersysteme mit sechs Freiheitsgraden oder Sonderanfertigungen.
Kastentext 2: Über das IMMS
Das Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH (IMMS) ist ein landeseigenes außeruniversitäres Institut des Freistaates Thüringen und stellt anwendungsorientierte Vorlaufforschung für die Entwicklung von Erzeugnissen der Mikroelektronik und Systemtechnik kleinen und mittleren Unternehmen als Dienstleistung zur Verfügung. Das IMMS entwickelt beispielsweise seit 15 Jahren Antriebslösungen für luftgeführte Präzisionssysteme, die vorrangig Anwendungen finden in Maschinen zur Laserstrukturierung u.a. für die Präzisionstechnik, die Medizintechnik und beim Laserdicing von Wafern.

Kathrin Mössinger | Redaktionsbüro Stutensee
Weitere Informationen:
http://www.pi.ws

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Luftturbulenzen durch Flugzeuge bald beherrschbar
08.12.2017 | Universität Rostock

nachricht Ein MRT für Forscher im Maschinenbau
23.11.2017 | Universität Rostock

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik