Highlights des IVAM-Produktmarkts "Mikro, Nano, Materialien" auf der MicroTechnology/HANNOVER MESSE

Organisiert wird der Gemeinschaftsstand vom IVAM Fachverband für Mikrotechnik. Die Ausstellerzahl nähert sich bereits dem Rekordlevel von 2008 an. Im April 2008 präsentierten sich 73 Firmen und Institute auf insgesamt 1.000 Quadratmetern.

Nach der erfolgreichen Premiere der Sonderschau „Laser für Mikromaterialbearbeitung und Mikroproduktion“ auf der HANNOVER MESSE 2008 ist die Lasertechnik auch 2009 wieder ein wichtiger Schwerpunkt. Zusätzlich führt IVAM auf der Messe neue Themen ein. Auf einem Surface Pavilion wird erstmals das Thema Mikro- und Nanostrukturtechnologie für Oberflächen präsentiert. Auch Anwendungen aus dem Bereich Energie, darunter das so genannte Micro Energy Harvesting für die Prozess- und Anlagentechnik, werden beleuchtet.

Korea, das Partnerland der HANNOVER MESSE 2009, wird auf dem IVAM-Stand ebenso wie Firmen und Forschungseinrichtungen aus Japan vertreten sein. Wie auch in den Vorjahren organisiert IVAM das Forum „Innovations for Industry“, welches sich in einzelnen Sessions den verschiedenen Schwerpunktthemen des IVAM-Produktmarktes widmet. Letzterer umfasst zahlreiche Produkthighlights, welche im Folgenden vorgestellt werden.

Intelligente RFID-Labels

Die Messeneuheit der Fraunhofer-Einrichtung für Elektronische Nanosysteme ENAS ist ein aktives, intelligentes RFID-Label im Chipkartenformat. Es ist Ergebnis des BMBF-Verbundprojektes ASIL (Partner: KSW Microtec, ELMOS Semiconductor AG, Schenker Deutschland AG, memsfab GmbH und Technische Universität Chemnitz – ZfM). Das Label eignet sich zur Transportüberwachung von hochwertigen Gütern, wobei es Temperatur, Neigung und Erschütterungen misst. Innovativ daran sind die Erfassung und Speicherung der Daten für Schock und Neigung mit einem Sensorsystem sowie die Möglichkeit, die Daten jederzeit berührungslos per RFID auslesen zu können. Eine weitere, viel versprechende Entwicklung am Fraunhofer ENAS ist ein portables MEMS-Spektrometer für den medizinischen Bereich.

Integration von Mikrosystemen

Nichts funktioniert heute ohne hoch integrierte Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik. Grundlage für deren Integration in Produkte ist die Verfügbarkeit von zuverlässigen und kostengünstigen Aufbau- und Verbindungstechniken. Integrationstechnologien für drahtlose Automation, Hochtemperaturverbindungen und intelligente Leistungselektronik sind neben Mikroenergietechnik und Lösungen für die vorbeugende Wartung von Mikrosystemen die Hauptthemen im Applikationszentrum des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM Berlin. Gezeigt werden auf dem IVAM-Gemeinschaftsstand unter anderem Sensorknoten und das ortsgenaue Auslesen von RFID.

Die iX-factory GmbH bietet eine breite Palette von Dienstleistungen an, die auf Mikrosystemtechnik basieren. Als Spezialist für Glas und Silizium sowie die Kombination beider Materialien setzt die Firma verschiedene Verfahren wie Trockenätzen (DRIE), Nassätzen, Multistackbonding, Waferbonden (anodisch, eutektisch), Mikrosandstrahlen, CVD- und PVD-Verfahren sowie Lithographie ein. Das Dienstleistungsspektrum beinhaltet Projektarbeiten, Prototypentwicklung, Begleitung von der Konzeptentwicklung bis zur (Serien-)Produktion, MEMS Foundry Services und Second Sourcing. Durch die Kombination von integrierter Optik und Mikrofluidik hat iX-factory Fachkompetenz in den Bereichen (Bio-)Sensoren, Lab-on-a-Chip und Mikroreaktoren aufgebaut.

Neue Produktionstechnologien

Das Laboratorium Fertigungstechnik der Helmut-Schmidt-Universität bearbeitet Projekte aus den Bereichen Mikroproduktion sowie Roboter- und Fertigungsautomation. Die Aktivitäten im Bereich Mikroproduktion konzentrieren sich auf die Entwicklung des so genannten Square Foot Manufacturing, eines innovativen Konzepts für die Mikrofertigung. Anstelle einer einzelnen, komplexen Werkzeugmaschine werden dabei mehrere, jeweils auf spezielle Aufgaben optimierte Mikrobearbeitungseinheiten verwendet. Durch die geringe Größe der Einheiten können Technologien und Materialien verwendet werden, die helfen, die Genauigkeit zu steigern. Neben diesem technischen Pluspunkt verspricht das Konzept auch ökonomische und ökologische Vorteile.

Für komplexe Handhabungs- und Montageaufgaben entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT prototypische Komponenten und Gesamtsysteme. Auf der MicroTechnology zeigt das Institut Lösungen zur hochpräzisen Handhabung, Justage und Montage (mikro-)optischer Bauteile, auch unter besonderen Umgebungsbedingungen wie Reinraum oder Vakuum. Außerdem präsentiert das Fraunhofer IPT Technologien zur Fertigung optisch funktionaler Oberflächen für energieeffiziente Beleuchtungssysteme: Neue Prozessketten für Formenbau und Massenreplikation erlauben es, hochkomplexe Mikrostrukturen auf großen Flächen in thermoplastischen Kunststoffsubstraten abzuformen. Die fertigen Optiken können mit LEDs beispielsweise in der Sensor- und Medizintechnik oder in der Displaytechnik eingesetzt werden.

IMS BV entwickelt und baut Produktionsanlagen für die Medizin-, Feinwerk- und Mikrosystemtechnik, insbesondere zur Mikromontage. Kernaspekte der Anlagen sind ihr modularer Aufbau und die kurzen Anlaufzeiten. Flexibilität und Modularität bietet zum Beispiel die neu entwickelte Montageplattform ProBot. Sie erleichtert die Montage verschiedener Komponenten und Produkte im Mikrobereich. Die Plattform verfügt über flexible Anfuhrsysteme und hat eine hohe Wiederverwendbarkeit. Für die Montage neuer Produkttypen kann ProBot offline vorbereitet werden, weshalb die Umstellung keine Probleme bereitet.

Die ECMTEC GmbH präsentiert das Elektrochemische Mikrofräsen (ECF). Mit der ECF-Werkzeugmaschine bieten sich neue Möglichkeiten der industriellen Mikrobearbeitung. ECF ist ein Verfahren, mit welchem Metalle und Stähle direkt bis in den Sub-µ-Bereich bearbeitet werden können – vom Rapid-Prototyping bis hin zur Serienfertigung. Anwendung findet das ECF in der Herstellung von metallischen Strukturen für Mikroverdüsung und Mikrofluidik verschiedener Industriebranchen. Auch die Mikronachbearbeitung von Mikrospritzgussformen ist mit ECF effizient. Außerdem biete das Verfahren „erstaunliche Möglichkeiten, neuartige Mikroinstrumente für die Mikrochirurgie zu designen und herzustellen“, so ECMTEC-Marketingleiter Markus Gäckle.

Verarbeitung zahlreicher Materialien

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM zeigt während der HANNOVER MESSE die Materialvielfalt auf, die durch Mikrospritzguss und Mikroextrusion verarbeitet werden kann. Diese Verfahren eignen sich zur Verarbeitung zahlreicher Kunststoffe, Metalle, Keramiken und Komposite. Durch die kostengünstigen Serienprozesse werden funktionsintegrierte Klein- und Mikrobauteile mit komplexer Form hergestellt. Die Formfreiheit und die Materialflexibilität eröffnen Anwendungen in nahezu allen Industriebranchen wie der Medizintechnik, Sensortechnik, Mikrofluidik, Energie- und Umwelttechnik. Produkte mit mikrostrukturierten Oberflächen, wie sie beispielsweise in der Implantattechnologie erwünscht sind, werden durch den Mikrospritzguss biokompatibler Werkstoffe hergestellt.

Etchform BV hält ein breites Spektrum an Dienstleistungen bereit, beispielsweise die Produktion von dünnen Metallpräzisionsteilen mittels photo- und elektrochemischer Ätzverfahren, Muster- und (Groß-)Serienproduktion, anschließende Oberflächen- und Wärmebehandlung, feinmechanische Weiterbearbeitung und Montage. Die Firma bietet technische Lösungen für Metallpräzisionsteile aus verschiedenen Standard- und Sondermaterialen wie Kupfer- und Edelstahllegierungen, Elgiloy/Phynox, Gold, Invar/Kovar, Molybdän, Silber und Titan. Hierzu gehört auch das „Fine-Line“-Ätzen auf flexiblen Materialen. Produktbeispiele sind Abschirmplatten, Elektrodengitter, Filter, Gehäuse, mechanische Abdichtungen, Positionierungsmasken, Siebe, Steckverbinder und Kühlkörper.

High-Speed-Lasertechnik

Wirtschaftliche Produktionsprozesse erfordern zunehmend flexible Laserwerkzeuge mit optimierter Strahlgeometrie und Intensitätsverteilung. Diese Strahleigenschaften werden beispielsweise beim Schweißen und Schneiden im Mikrobereich genutzt. Bislang verwendete man hierfür vorwiegend gepulste Laser. Für die meisten Anwendungen ist jedoch keine Pulsüberhöhung notwendig, zumal sich durch dieses „unruhige“ Schweißverfahren beispielsweise Schweißspritzer ergeben. Die neue Generation von Hochleistungsdiodenlasern der LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH arbeitet ungepulst und vermeidet so diese unschönen Nebeneffekte. Geringe Spotgrößen erzielen Intensitäten, die hohe Schweißgeschwindigkeiten im cw-Betrieb ermöglichen. Die Nahtoberfläche ist oft nicht von der Oberflächengüte des Werkstoffes zu unterscheiden.

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT präsentiert aktuelle Entwicklungen zur Mikrobearbeitung mit neuartigen Hochleistungs-Laserstrahlquellen. In der Mikrowerkzeugtechnik ist es mit Ultrakurzpulslasern nun erstmals möglich, in konventionellen Werkzeugstählen Spritzgusseinsätze mit Abmessungen im Mikrometerbereich und Sub-Mikrometer-Genauigkeit herzustellen, die bereits für Mikrofluidikbauteile und LED-Lichtleitelemente Anwendung finden. Für die Fertigung von Präzisions-Metallbauteilen wird eine neuartige Feinschneidtechnik präsentiert, die unter Verwendung von Faserlasern und Scannertechnik in Sekundenschnelle die Bearbeitung komplexer Bauteile ohne Werkzeugtechnik mit nur geringen Vorlaufzeiten erlaubt.

Objektive für Lasermaterialbearbeitung und industrielle Heißprägeanlage

JENOPTIK zeigt Neuentwicklungen aus der Produktreihe JENar. Neben bewährten Produkten stehen neue variable 1x-4x-Strahlaufweiter mit Quarzlinsen sowie die F-Theta-Objektive JENar für Scanfelddiagonalen von 170 mm im Fokus der Messe. Zwei neue F-Theta-Objektive JENar mit einer Brennweite von 170 mm für 532 nm und 1064 nm sind für eine hohe Abbildungsqualität ausgelegt. Dagegen ist das kompaktere F-Theta-Objektiv JENar für 1064 nm mit einer Brennweite von 160 mm und einer ebenso großen Scanfelddiagonalen von 170 mm eine kostengünstigere Alternative. Bei allen Neudesigns wurden fokussierte Rückreflexe im Bereich der Scanspiegel vermieden. Durch widerstandsfähige Glasmaterialien sind alle Objektive für Hochleistungsanwendungen geeignet, ohne Focus-Shift-Effekte zu zeigen.

Weiterhin zeigt JENOPTIK mit der HEX 04 eine Anlage für die industrielle Massenfertigung. Die HEX 04 bietet ein Maximum an Flexibilität bei der Herstellung von anspruchsvollen Polymerstrukturen im Mikro- und Nanobereich. Die Maschine wurde entwickelt, um die Produktionsanforderungen der Kunden nach einem hohen Automatisierungsgrad bei der Herstellung von Mikrofluidikchips für Life Sciences und mikrooptische Anwendungen zu erfüllen. Die durchschnittliche Zykluszeit liegt bei vier Minuten. In Verbindung mit großen Substraten (300 mm) wird dadurch der Durchsatz um ein Vielfaches gesteigert. Das von JENOPTIK patentierte Entformsystem ermöglicht eine effektive Trennung von Werkzeug und Substrat auch bei hohen Aspektraten.

Projektionsdisplays und Bewegungssensoren

Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT fertigt hermetisch gekapselte 2D-Mikrospiegel-Scanner für kompakte vollfarbige Laser-Projektionsdisplays und bildgebende Sensorikanwendungen. Die elektrostatisch angetriebenen Spiegel zeichnen sich durch Scanfrequenzen bis 100 kHz, Scanwinkel bis 100 Grad und niedrige Antriebsspannungen aus. Durch kostengünstige Vakuumverkapselung auf Waferebene sind die zweiachsigen Aktuatoren besonders für Automobile geeignet, wo sie über einen großen Temperatur- und Feuchtebereich zuverlässig funktionieren müssen. Zu den Anwendungen im Auto zählen unter anderem Armaturenbrettdisplays, Head-Up-Displays und Abstandssensoren. Das größte Marktpotential versprechen jedoch Consumer-Anwendungen wie Projektionsdisplays für Mobiltelefone und Spielekonsolen.

Mit der Firma Sensordynamics entwickelt das Fraunhofer ISIT MEMS-Beschleunigungs- und Drehratensensoren mit hoher Bauteildichte und Funktionalität. Durch Chip-Level-Integration von mehreren Sensortypen und -achsen können kostengünstig kompakte Kombisensoren hergestellt werden. Die Kombination von jeweils drei Beschleunigungs- und Drehratensensoren zu einer inertialen Messeinheit (IMU) ermöglicht die exakte Lagebestimmung eines Körpers im Raum. In einem Auto können die Sensoren zum Beispiel für Fahrdynamikregelungssysteme wie ESP verwendet werden. In der Robotik werden autonome Lenksysteme möglich. Weiterhin können IMUs zur Positionsbestimmung in Gebäuden oder als interaktive Schnittstellen zu PCs zur Darstellung virtueller Realitäten verwendet werden.

Kundenspezifische Neigungssensoren

Einen Modulbaukasten für die schnelle und kostenschonende Entwicklung von optoelektronischen Horizontallage-Sensoren präsentiert das CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH. Wesentliche Komponenten dieser eLiSe genannten Sensorplattform sind eine Präzisions-Dosenlibelle und ein speziell angepasster reflektometrischer Detektor zur Abtastung der Position einer Gasblase. Der Detektor besteht aus einem Si-Chip mit vier ringförmig angeordneten Fotodioden und einer integrierten LED als Beleuchtungseinheit. Eine Auswerteelektronik mit Standard-Schnittstellen sowie eine Software zur Visualisierung der Messdaten komplettieren das eLiSe-System, welches sich durch hohe Empfindlichkeit und Auflösung sowie eine geringe Baugröße auszeichnet.

Messtechnik: präziser denn je

Die SIOS Meßtechnik GmbH, Hersteller laserinterferometrischer Präzisionsmesssysteme, präsentiert ihre neueste Entwicklung: ein Vibrometer mit integriertem Mikroskop zur Schwingungsanalyse von Mikroobjekten. Des Weiteren werden SIOS-Interferometer und stabilisierte He-Ne-Laser gezeigt. Das Dreistrahl-Interferometer mit Planspiegelreflektor zum Beispiel vereint drei Interferometer in einem Gerät. Damit sind simultane dreiachsige Längenmessungen sowie Nick- und Gierwinkel-Erfassung mit höchster Genauigkeit möglich. Die Winkelmessbereiche betragen etwa +/- 2 arcmin bei einer Auflösung von 0,002 arcsec. Anwendung finden die Interferometer unter anderem bei der Vermessung von Präzisionsführungen, der hochpräzisen Winkelkorrektur bei Mehrkoordinatenmessungen und der Kalibrierung von Mess- und Werkzeugmaschinen.

Gemeinsam mit den finnischen Technologiezentrum Micropolis Ltd. präsentiert sich die Firma Noptel Oy auf dem IVAM-Produktmarkt „Mikro, Nano, Materialien“. Noptel Oy hat sich auf optoelektronische Bauteile für geometrische Messungen, beispielsweise von Form, Ausrichtung und Distanz spezialisiert. Mittels eigens entwickelter Laser-Entfernungsmesser-Komponenten können unter anderem die Ausgestaltung heißer Oberflächen, Dimensionen von Metallstrukturen, Fahrzeuggeschwindigkeiten und das Auslösen von Kameras untersucht werden.

Innovative Lösungen aus der Oberflächenmetrologie präsentiert die Fries Research & Technology GmbH (FRT). Der Spezialist für hochgenaue optische 3D-Oberflächenmesssysteme zeigt den MicroProf 200, ein multisensorfähiges, optisches 3D-Oberflächenmessgerät, sowie das mit dem Industriepreis der Initiative Mittelstand ausgezeichnete Konfokalmikroskop MicroSpy Topo. Standbesucher können mitgebrachte Proben von den FRT-Experten hochauflösend in 3D untersuchen lassen. Neben den auf der Messe vorgestellten Systemen umfasst das FRT-Leistungsspektrum vor allem vollautomatische Anlagen mit robotergestütztem Probenhandling sowie Inline-Messtechnik und Sonderbauten.

Auch die NanoFocus AG stellt 3D-Messverfahren zur Oberflächenkontrolle vor. Diese arbeiten zerstörungsfrei, schnell und automatisiert, und sind daher gut in den Qualitätssicherungsprozess zu integrieren. Insbesondere die konfokale 3D-Messung, zum Beispiel mit dem µsurf explorer, ist für die Bestimmung von Topografie und Rauheit im Laborbereich und Produktionsprozess bestens geeignet. Das innovative 3D-Mikroskop analysiert schnell und präzise Oberflächen im Mikro- und Nanometerbereich. NanoFocus bietet mit dem µsurf explorer erstmals ein Komplettpaket inklusive der Analysesoftware µsoft analysis an. NanoFocus-Systeme sind bereits zur Überwachung von Oberflächen in der Automobil-, Stahl- und Druckindustrie im Einsatz.

Innovative Ansteuerungskonzepte

Die Elliptec Resonant Actuator AG präsentiert eine mehrdimensionale, spielfreie Positionierung auf Basis der Elliptec Piezoresonanzmotoren X15G, welche durch hohe Präzision und Dynamik bei kompaktem Aufbau besticht. Zusammen mit diversen Kundenapplikationen wird diese auf dem Elliptec-Messestand vorgeführt. Des Weiteren wird eine alternative Elektronikansteuerung für die Elliptec Motoren X15G vorgestellt. Die Standbesucher erwartet außerdem der Prototyp eines neuen Piezoresonanzmotors mit gesteigerter Performance.

Ob dünne leitfähige Linien, Wafermarkierungen oder Beschichtungen von Biosensoren und Stents – so unterschiedlich diese Anwendungen auch sind, die Aufgabe heißt: mit kleinen Tropfen dünne Linien und Strukturen drucken. Die microdrop Technologies GmbH stellt ein neues Ansteuerungskonzept für seine inkjetbasierte Mikrodispenser-Technologie vor. Die neue Controller-Generation ermöglicht die Erzeugung kleiner Tropfen aus großen Düsen. Mit dieser Methode können Materialien wie leitfähige Nanotinten und Klebstoffe in Strukturgrößen bis in den 35 µm-Bereich und kleiner gedruckt werden.

Mikrofluidik „in Aktion“

Die cetoni GmbH steht als Ansprechpartner für Gerätelösungen in der Mikrofluidik und Laborautomatisierung zur Verfügung. Besucher können am Stand zahlreiche Innovationen „in Aktion“ erleben: So umfasst das Produktspektrum unter anderem ein modulares Spritzenpumpensystem zur pulsationsfreien und nanolitergenauen Dosierung von Fluidströmen, welche insbesondere in der Mikroreaktionstechnik, Chemie und Biotechnologie eine entscheidende Rolle spielt. Für Dosierdrücke bis 250 bar wurde ein modulares Hochdruck-Spritzenpumpensystem entwickelt. Zur Prozessierung von Zell- oder Partikelsuspensionen stellt cetoni eine Lösung in Form eines Spritzenrührers vor. Dieser gewährleistet einen homogenen Fluidstrom mit optimaler Partikelverteilung.

Die neue Mikropumpe mp6 der Bartels Mikrotechnik GmbH ist die kleinste automatisiert produzierte Piezomembranpumpe aus Kunststoff. Das Doppelaktorsystem erreicht bei einer Größe von nur 30 x 15 x 3,8 mm³ eine maximale Pumpleistung von 6 ml/min und einen maximalen Gegendruck von 550 mbar mit Wasser. Das leistungsstarke Förderverhalten wird interessierten Kunden anhand verschiedener Applikationsbeispiele auf dem IVAM-Produktmarkt demonstriert. „Messebesucher sollten sich persönlich von den weiteren Vorteilen wie der Gasblasentoleranz und Selbstansaugung überzeugen“, rät Produktmanager Severin Dahms, „Aus meinen bisherigen Kenntnissen kundenspezifischer Anforderungen bietet die mp6 Lösungsmöglichkeiten für zahlreiche Anwendungen aus den unterschiedlichsten Branchen“, so Dahms.

Modulare Absaug- und Filtergeräte für die Industrie

Mit der Baureihe 300 der ULT AG steht ab sofort eine neue Generation von Luftabsaug- und Filtergeräten zur Verfügung. Durch den modularen Aufbau lässt sich für jeden Einsatzfall eine spezifische Lösung hinsichtlich Absaugleistung, Erfassung der Schadstoffe und optimalem Filtereinsatz konfigurieren. Ebenso einfach und schnell können die Geräte wechselnden Bedingungen angepasst werden. Patronen- und Speicherfilter lassen sich miteinander kombinieren und durch diverse Vor- und Nachfiltereinrichtungen ergänzen. So können auch hartnäckige Schadstoffkombinationen erfasst und gefiltert werden.

Standorte für technologieorientierte Unternehmen

Auf einem gemeinsamen Stand präsentieren sich das TechnologieZentrumDortmund und die MST.factory dortmund. Mit seiner räumlichen Nähe zu TU, FH und renommierten F&E-Instituten ist das TechnologieZentrumDortmund (TZDO) ein attraktiver Standort für technologieorientierte Unternehmen. Flexible Flächen mit bedarfsgerechter Infrastruktur sowie ein umfangreiches Beratungs- und Serviceangebot bilden für Start-ups und mittelständische Unternehmen ein konstruktives Umfeld. Die Kompetenzzentren des TZDO sind eng in die regionalen Clusterinitiativen eingebunden und haben ihre Schwerpunkte unter anderem in den Bereichen Biomedizin/Bio-IT, Logistik, Produktionstechnologie, Mikrosystemtechnik und Nanotechnologie.

In der MST.factory dortmund, dem Dortmunder Zentrum für Mikro- und Nanotechnologie, finden Gründer und Technologiefirmen ideale Rahmenbedingungen für die Umsetzung ihrer Geschäftsideen. Das Zentrum bietet repräsentative Büroflächen sowie bedarfsgerecht eingerichtete Labore und Reinräume. Moderne Fertigungsanlagen und eine darauf abgestimmte Infrastruktur schaffen die Voraussetzungen für eine zügige Prototypentwicklung bis hin zur Serienreife. Die Firmen profitieren von umfangreichem Business-Support und werden mit den anderen Unternehmen des regionalen Mikro- und Nanotechnik-Clusters eng vernetzt.