Mikrosystemtechnik 09.09.2005, 18:40 Uhr

Auf die Mikromontage warten Riesenmärkte  

Mikrosysteme erfüllen Aufgaben, die bis vor kurzem noch nicht angedacht wurden. Umso gefragter wird ihre effektive Montage.

Zwar seien Life-Science-Produkte und der Medizinbereich in Sachen Mikrotechnik und -montage etwas hinter den Erwartungen zurückgeblieben, „aber die Medizintechnik bleibt ein Top-Zukunftsmarkt“, sagt Uwe Kleinkes, Mitglied der Geschäftsleitung des Fachverbandes für Mikrotechnik IVAM in Dortmund. Herausgegeben von der Münchner Wicht Technologie Consulting und dem Europäischen Interessenverband Mikrosystemtechnik, attestiert die Nexus-Studie der Branche ein jährliches Wachstum von 20 %. Eine Prognose, die sich wohl im Consumer-Bereich erfüllen kann, denn aktuelle Entwicklungen in der Mikrotechnik zielen auf eben diesen Bereich ab.

Zehn Jahre kann es schon dauern, bis aus einer Miniaturisierungsidee ein Serienprodukt wird. An diesem Punkt ist die Dortmunder Firma Bartels Mikrotechnik mit ihrer Mikropumpe, die Flüssigkeiten dosiert und transportiert, angekommen. Die flexibel auslegbare Pumpe mit der Grundfläche eines Zuckerwürfels und einer Höhe von 3 mm pumpt zwischen 50 nl/min und 5 ml/min und ist für Lab-on-Chip-Lösungen in der Biotechnologie oder Schmierstoffe für die Industrie gedacht“, erzählt Ulrike Michelsen, zuständig für Marketing bei Bartels Mikrotechnik. Ein anderes mikrofluidisches Bartels-System ist ein Kältetherapiestift für einen belgischen Kunden. Er vereist Warzen mit einem -90 o C-Kältestrahl aus einer Mikrodüse.

Besonders für die Mikromontage im Life-Science-Bereich gilt, dass sich markttaugliche Lösungen kaum ohne große strategische Partner realisieren lassen. „Medizintechnikmärkte sind nicht leicht zu bedienen. Es ist ein hoch regulierter Markt und sich mit reinen Nischenprodukten durchzusetzen ist schwierig“, betont Uwe Kleinkes. Zudem seien diese Produkte meist zu komplex, als dass sie sich mit Standard-Silizium-Technologien realisieren ließen.

Und generell gilt: „Lithographische Lösungen funktionieren nur, solange man mit Materialien arbeiten kann, die dafür technologisch zur Verfügung stehen. Es gibt kein Verfahren, mit dem sich etwa zweidimensionale Lichtleiter lithographisch herstellen lassen“, weiß Arnd Menschig. „Letztlich ist bei allen Bauteilen, die sich aus verschiedenen Materialien zusammensetzen ein Montagevorgang erforderlich“, so der Geschäftsführer beim Hersteller von Mikromontageanlagen Milasys technologies in Stuttgart. In einem BMBF-Projekt beispielsweise stellt die Firma ihre Montageerfahrung für den Bau eines Mikroendoskops zur Verfügung. Besteht bei einem Patienten der Verdacht, dass ein Gewebeknoten oder eine andere Veränderung bösartig ist, muss bislang ein Stückchen dieses Gewebes ausgestanzt und im Labor unter dem Mikroskop untersucht werden.

Das Mikroendoskop soll diesen Eingriff unnötig machen. Statt das Gewebe in einer kleinen Operation auszuschneiden und unter das Mikroskop zu legen, ist die Idee, das Endoskop zum Gewebe zu bringen. Am Ende eines nur 3 mm dicken Endoskopie-Schlauches müssen Lichtleiter angebracht werden, die eine optische Auflösung von etwa 1 µm ermöglichen. „Das Problem bestand darin, dass die Fasern extrem dünn waren und extrem dicht gepackt werden sollten, so dass die gesamte Handhabung der Fasern nicht gerade trivial ist“, erzählt Arnd Menschig. Die halbautomatische Montage basiert auf lithographisch hergestellten Rastern, die der Projektpartner Protron Mikrotechnik aus Bremen herstellt. Die Montageaufgabe ist dann, die Fasern in speziell geformte Löcher der Basisplatte hineinzustecken. Diese Herausforderung lösen die Stuttgarter mit Reinräumen, die gerade einmal so groß wie ein Schreibtisch sind. Allerdings sind solche Mikrolösungen eher für Klein- und Mittelmärkte konzipiert. „Wenn ein Endoskop mit 10 000 Fasern aufgebaut werden soll, benötigt man dazu schon mehrere Tage und dementsprechend kostet das auch“, sagt Menschig.

Mit einem grundsätzlichen Problem kämpfen alle Entwickler rund um die Mikromontage. „Die aus der Makrotechnik bekannten Gesetzmäßigkeiten, dass beispielsweise ein Bauteil einfach runterfällt, wenn man einen Greifer löst, gelten nicht in der Mikrotechnik“, erklärt der Miniaturisierungsexperte Ulrich Dilthey vom Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen. In einem Sonderforschungsbereich der DFG erforschen die Aachener mit industriellen Partnern neue technische Möglichkeiten, mit denen sich die Physik des Kleinen „überlisten“ lässt. „Wir entwickeln integrierte Systeme, die gleichzeitig greifen, fügen und die Qualität sichern können.“ Das seien neue Greifer, die saugen statt zu klemmen, Dosiersysteme, die Klebstoffe im Femtoliter-Bereich abgeben und ein Mikroskop, das als Schweißanlage „umgerüstet“ wurde.

„Wir haben ein Rasterelektronenmikroskop zu einer Schweißanlage umgebaut, indem wir den Strahlengang geändert haben. Die Elektronen, die zum Abtasten der Oberfläche verwendet werden, kann man auch zum Schweißen verwenden, man muss sie nur anders bündeln.“, beschreibt Ulrich Dilthey. Zunächst positionieren die Aachener Forscher die Bauteile unter dem Mikroskop, dann wird geschweißt und schließlich die Schweißnaht geprüft. Umgesetzt wurde das Ganze am Beispiel eines Herzschrittmachers, der in eine Mikrofolie verpackt werden musste. JO SCHILLING/KIP

Von Jo Schilling/Dietmar Kippels

Stellenangebote im Bereich Forschung & Entwicklung

NORD-MICRO GmbH & Co. OHG-Firmenlogo
NORD-MICRO GmbH & Co. OHG Ingenieur als Projektleiter (m/w/d) Entwicklung Frankfurt am Main
FERCHAU GmbH-Firmenlogo
FERCHAU GmbH Entwicklungsingenieur (m/w/d) im Bereich Fahrzeugtechnik Mannheim
FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR BAUPHYSIK IBP-Firmenlogo
FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR BAUPHYSIK IBP Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter Bauakustik Stuttgart
SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG-Firmenlogo
SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG Systemingenieur für mobile Montage- und Logistikassistenten / modulare Fabrikgestaltung (w/m/d) Bruchsal
Eckert & Ziegler Eurotope GmbH-Firmenlogo
Eckert & Ziegler Eurotope GmbH Elektroingenieur (m/w/d) Berlin-Buch
Flottweg SE-Firmenlogo
Flottweg SE Entwicklungsingenieur (m/w/d) Vilsbiburg
KOSTAL-Gruppe-Firmenlogo
KOSTAL-Gruppe Entwicklungsingenieur Elektronik Hardware für innovative Serienprodukte (m/w/d) Dortmund
KOSTAL-Gruppe-Firmenlogo
KOSTAL-Gruppe Softwareentwickler für Embedded Linux (m/w/d) Hagen
KOSTAL-Gruppe-Firmenlogo
KOSTAL-Gruppe Entwicklungsingenieur Displaymodule für displaybasierte HMI Steuergeräte (m/w/d) Dortmund
OneSubsea GmbH-Firmenlogo
OneSubsea GmbH Elektrotechnikingenieur (m/w/d) Fachrichtung Instrumentierung Celle

Alle Forschung & Entwicklung Jobs

Top 5 Nanotechno…

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.