Hightech aus dem Mikro-Kosmos

Wer die Wörtchen „micro“ und „mikro“ in der Online-Ausstellersuche der Hannover Messe eingibt, erhält hunderte von Treffer, die sich über die gesamte Messe verteilen. Das ist ein untrügliches Zeichen dafür, dass die Mikrotechnik den Kinderschuhen entwachsen ist. Sie hat ihre wichtigsten Zielmärkte gefunden – und dort sind auch ihre Aussteller. Sehr viele finden sich auf der Industrial Automation.

Damit sind die Pionierzeiten vorbei, in der die Mikro(system)technik ihre Beachtung als Querschnittstechnologie erkämpfen musste. Zeiten, für die ein geballtes Auftreten der Akteure von immenser Bedeutung war und die ihren Charme hatten. Die nun aber auch in Hannover einer Nüchternheit weichen, die unerlässlich ist, wenn eine Technologie in ihren Anwendungsfeldern wachsen will.

So findet sich dieses Jahr zwar kein Forum quer durch die Mikrotechnik von Korea bis zur Medizintechnik in Halle 17. Aber ein Aussteller-Stamm mit mikrotechnischen Werkzeugen und Methoden, die sich rund um den Gemeinschaftsstand „Micro & Laser Technology“ gruppieren (Stand C50).

„33 Aussteller haben wir“, betont Projektleiterin Sonia Wedell-Castellano – und zählt dabei nobel zurückhaltend nur jene mit, die sich der Mikrosystemtechnik als solcher verschrieben haben und die zum Kern der Community gehören. Unternehmen und Institute, die effiziente Tools im Gepäck haben, um mikrotechnische Anwendungen oder „Smart Systems“ voran zu bringen. Manche haben im Vorfeld verraten, was die Besucher Innovatives auf der Industrial Automation erwartet. Erste Einblicke und Kostproben:

Das Institut HSG-Imit gehört gerade zu jenen Ausstellern, die sich mit einem Querschnittsangebot für die gesamte Mikro-Branche auf einem eigenen Stand präsentieren, sozusagen als Pioniere von heute und morgen (Halle 11, Stand E30): Die Wissenschaftler stellen mit ihrem Ansatz „HSG-4S“ – genauer „smart sensors, systems and solutions“ – eine Strategie vor, um Mikrosysteme und Sensoren mit Hilfe der IT- und Kommunikationstechnologie zu vernetzen und intelligenter werden zu lassen.

Und das hört sich so an: Basis sind in allen Fällen intelligente, also smarte Sensoren, die anwendungsspezifisch nach dem „generischen Smart-Sensor-Modell (SSM)“ aus verschiedenen Bausteinen optimiert werden. Solche Bausteine sind neben hochintegrierter Sensorik und Auslese-Elektronik insbesondere Embedded-Controller, ein effizientes Energie-Management und auch Kommunikationsbausteine. Hinzu kommt als Option eine Visualisierung und Bedienung per Smartphone oder Tablet.

Ebenso den Charakter einer Querschnittstechnologie haben die Systeme von M+W Products am Gemeinschaftsstand „Micro & Laser Technology“, jedoch stammen sie aus der noch kleineren Welt der Nanotechnologie (Halle 17, Stand C50/3). Das Unternehmen ist als Anbieter aus der Reinraumtechnologie spezialisiert auf Anlagen für kontrollierte Prozessumgebungen. Es sieht sich in der Lage, adaptive Lösungen für alle temperatur-, feuchte-, schall- und reinheitskritischen Herstellungsprozesse zu finden.

Für den Laserspezialisten LPKF Laser & Electronics ist die Hannover Messe ein Heimspiel (Halle 17, Stand D45): Örtlich, weil der Hauptsitz Garbsen nur 20 km entfernt ist und technologisch, weil LPKF vor vier Jahren hier den Hermes Award erhalten hat. Kernexponate sind diesmal Systeme und Verfahren rund um 3D-Schaltungsträger.

Dazu wird ein Bauteil aus einem dotierten Kunststoff hergestellt. Anschließend legt der Laser darauf die Leiterstrukturen an. Im letzten Schritt bilden sich auf den gelaserten Bereichen Metallschichten.

Solche 3D-Schaltungsträger reduzieren den Montageaufwand, das Gewicht und die Größe von elektronischen Produkten. Sie sind beispielsweise in mehr als 50 % aller Smartphones enthalten.

Auf dem Messestand demonstriert ein „Fusion3D 1100“ den Laserdirektstrukturier-Prozess. Daneben stehen mit „ProtoPaint“ ein Lack für die LDS-Oberflächenbeschichtung von Bauteilen und mit „PrototPlate“ eine Instant-Metallisierung bereit. Alle drei Produkte zusammen erlauben das Prototyping von 3D-Schaltungsträgern im eigenen Labor, sagt LPKF.

Einen Effizienzsprung in der Materialbearbeitung durch Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) verspricht Pulsar Photonics (Halle 17, Stand C04). Das Spin-Off des Fraunhofer-Institutes für Lasertechnik ILT hat ein Werkzeugsystem entwickelt, das die Wirtschaftlichkeit durch eine vielfache Strahlteilung signifikant steigert, und stellt nun der Öffentlichkeit das darauf basierende Produkt „Multi Beam Scanner“ vor.

UKP-Laser können nahezu alle Materialien hochgenau bearbeiten und werden gerne zum Schneiden und Bohren eingesetzt, etwas zum Herstellen von Mikrobauteilen, Sieben und Filtern ebenso wie von Dünnschichtanwendungen in der Solartechnik oder von OLED. Ihr einziger Nachteil ist die bisher sehr niedrige Effizienz von maximal 20 %. Der nun kommerziell erhältliche Multi Beam Scanner könnte diese Problematik abschwächen, zumal ein integriertes intelligentes Messsystem die Parametrierung und Einrichtung der Materialbearbeitungsprozesse beschleunigt.

Mikrotechnik ist auch Mikromechanik. Physik Instrumente (PI) bietet dafür in Halle 17, Stand C42, einen weiteren „Voice-Coil Magnetantrieb“ in der PIMag-Serie der magnetischen Direktantriebe an. Der Linearaktor V-273 erreicht Geschwindigkeiten bis 200 mm/s über den Stellweg von 20 mm. Ein integrierter optischer Linearencoder mit 0,1 µm Auflösung übernimmt die Positionsmessung und erzielt wiederholbare Genauigkeiten von ±500 nm. Optional kann der V-273 auch mit einem Kraftsensor mit 5 mN Auflösung ausgestattet werden, der das Aufbringen definierter Kräfte ermöglicht.

Newport Spectra Physics offeriert ebenfalls Linearpositionierer (Halle 17, Stand D57), allerdings auf Basis von Schrittmotoren mit Stellwegen von 50, 100 und 200 mm und mit fein aufgelösten Schrittweiten von 0,15 µm. Außerdem Hexapoden als extrem präzise und bewegliche Lösungen zum Positionieren von Lasten in allen sechs Freiheitsgraden. Mit einem speziell dafür entwickelten Controller sollen sich sehr komplexe Bewegungsabläufe in frei definierbaren Koordinatensystemen leicht realisieren lassen. Beispielsweise könne ein Fixpunkt für die Rotation beliebig festgelegt und mit einem einfachen Steuerbefehl verändert werden.

Mit Belastbarkeiten von 5 und 20 kg eignen sich die Newport-Hexapoden für vielfältige Anwendungen von der Hochenergiephysik bis zur Halbleiterfertigung. Neuerdings sind sie auch vakuum-kompatibel. Sie bieten Verstellwege bis zu 58/52/28 mm und eine unidirektionale Wiederholgenauigkeit bis zu 0,4/0,4/0,2 µm in XYZ beziehungsweise 0,0008°/0,0008°/0,0004° in ThetaX ThetaY ThetaZ.

Ohne Messen und Beobachten geht in der präzisen Mikrowelt gar nichts. Gerade deswegen gewinnt die Ergonomie stark an Bedeutung. Der Mikroskop-Hersteller Vision Engineering präsentiert sein okularloses Stereomikroskop Lynx mit neuem Ergo-Stativ (Halle 17, Stand D54). Der Aufbau ermöglicht ein angenehmes Positionieren der Arme. Und die okularlose Dynascope-Technologie, so verspricht der Anbieter, macht das Mikroskopieren nahezu ermüdungsfrei. Auf Wunsch im Vergrößerungsbereich bis 120x.

Bis 120x vergrößert auch das digitale Inspektionsmikroskop VisionZ – und zwar mit einer „außergewöhnlichen HD-Bildqualität“, wie Anbieter Vision Engineering versichert: Das System bündele die Vorzüge der digitalen Kameratechnologie mit jenen eines optischen Mikroskops.

Alle relevanten Funktionen lassen sich über die Tastatur am Kamerakopf oder über eine optionale Fernbedienung anwählen. Die Zoomoptik eröffnet einen entspannten Blick auf die Probe und eine farbechte, natürliche Abbildung am Monitor. Der Anwender nimmt eine aufrechte Position am Videomikroskop teil – und kann vergrößerte Objekt auch problemlos in der Gruppe betrachten. •

Auf dem 4. Landshuter Symposium Mikrosystemtechnik präsentierten Experten von Airbus und Astrium ein Mikrotriebwerk für Satelliten mit integriertem Heizer und Temperatursensoren bis 800 °C. Denn Satelliten werden immer kleiner. Das Mikrotriebwerk mit 1 mN Schub besteht aus zwei zu verbindenden Wafern: Einer enthält die mikrofluidischen Strukturen mit Brennkammer und Düse, der andere die Überwachungssensorik.