Hannover Messe 2014 08.04.2014, 07:00 Uhr

Präzise Messung mit unsichtbarer Kugel

Winzige Maschinen lassen sich mit einem neuen, noch kleineren Taster vermessen. Dabei geht es um tausendstel Millimeter. Der neuartige Sensor wurde an der TU Braunschweig entwickelt und ist auf der Hannover Messe zu sehen. 

Der 3D-Mikrotaster besteht aus einem Siliziumchip mit hochempfindlichen Kraftsensoren und dem vertikal montierten Taststift mit Tastkugel.

Der 3D-Mikrotaster besteht aus einem Siliziumchip mit hochempfindlichen Kraftsensoren und dem vertikal montierten Taststift mit Tastkugel.

Foto: TU Braunschweig

Reaktoren, in denen chemische Reaktionen ablaufen, können heute so klein gebaut werden, dass Lakritzbonbons daneben ganz schön groß aussehen. Motoren und Pumpen mit ähnlichen Dimensionen sorgen dafür, dass die Rohstoffe in den Reaktor gelangen und die Fertigprodukte ausgeschleust werden. Eine Qualitätskontrolle mit heutigen Mitteln – Beispiel Zollstock – ist bei solchen Mikrobauteilen nicht möglich.

Mit einem neuartige Sensor schon. Es besteht aus einem nadelförmigen Stift, an dessen Spitze sich eine winzige Kugel befindet. Je nach der Messaufgabe, die zu absolvieren ist, hat sie eine  Durchmesser von 50 bis 300 Mikrometer – ein Mikrometer ist ein tausendstel Millimeter. Mit dem bloßen Auge ist weder die Kugel noch der Stift zu sehen. Dieser steht senkrecht auf einem äußerst empfindlichen Kraftsensor aus Silizium. Ein kleiner Roboter lässt während eines Messvorgangs die Kugel über das Objekt hüpfen. Dabei muss er eine vorher festgelegte Route genau einhalten. Der Kraftsensor registriert jede Berührung der Kugel mit der Oberfläche. Daraus und aus den Bewegungen des Roboterarms ermittelt ein angeschlossener Rechner die Maße des Messobjekts.

Mittels Silbersintern verbundene Halbleiterchips.

Mittels Silbersintern verbundene Halbleiterchips.

Quelle: TU Braunschweig

Der 3D-Mikrotaster soll in so genannten Verzahnungsmessgeräten eingesetzt werden. Diese prüfen die Fertigungsgenauigkeit von Zahnrädern, Schneckenantrieben, Rotoren und Sonderprofilen. Während diese Geräte für Makroformate schon seit langer Zeit im Einsatz sind, gab es bisher noch keine Lösungen für den Mikrobereich. Diese Lücke schließt der  Taster, den Wissenschaftler vom Institut für Mikrotechnik der Technischen Universität Braunschweig gemeinsam mit Kollegen der ebenfalls dort angesiedelten Physikalisch-Technischen Bundesanstalt entwickelt haben. Sie stellen ihn der Öffentlichkeit auf der Hannover Messe vor, die am 7. April beginnt.

Nanosäulen für strahlende Leuchtdioden

Dort sind auch Wissenschaftler des Instituts für Halbleitertechnik vertreten. Sie präsentieren eine Technik zur Herstellung von Nanosäulen aus Halbleitermaterial. Diese sind noch ein paar Dimensionen kleiner als die Mikrotaster. Die Säulen haben eine unvorstellbar große Oberfläche. Damit hoffen die Halbleiterspezialisten Leuchtdioden herstellen zu können, die heller strahlen als alle, die heute auf dem Markt sind. Geeignet sind die Bauteile auch für besonders effiziente Leistungshalbleiter. Diese stecken beispielsweise in trafolosen und damit besonders leichten Ladegeräten für Mobiltelefone und in Hochspannungsanlagen, die Drehstrom in Gleichstrom umwandeln – und umgekehrt.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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