Immer kleinere Größen in der Mikrofertigung
Die manuelle Montage von Komponenten mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) ist kostspielig. Außerdem ist der Grad an Präzision, der von einem Bediener verlangt wird, um Miniaturteile unter dem Mikroskop zusammen zu bauen, aufgrund der Belastung der Augen und von Einschränkungen bei der Geschicklichkeit zu hoch. Um die automatisierte Montage von MEMS zu untersuchen, entwickelte das EU-geförderte Projekt NET4M (Development of a collaborative network for micro -manufacturing, -assembly and -robotics) Technologien für eine Roboter-Fertigungszelle. Die Wissenschaftler von NET4M arbeiteten an der Inspektion von Mikroteilen, der Messung von Mikro- und Nanokräften und der Mikromontage mithilfe sowohl theoretischer als auch experimenteller Methoden. Sie führten stark interdisziplinäre Forschungen durch, von der Mechatronik bis hin zu Automatisierungsmethoden. Verschiedene Ansätze wurden auf Basis innovativer Anwendungen von Mikrophysik und erweiterten Automatisierungsalgorithmen untersucht. Das Team führte auch spezifische Forschungen zu Modellierung und Design sowie zu Präzisionsfertigung auf Meso- und Mikroebene durch und deckte Mikroerosion, Mikrofräsen und Mikro-/Nanoherstellung ab. Es machte erhebliche Fortschritte in Bezug auf die automatische Handhabung und Montage von Mikroteilen sowie in Bezug auf die Betätigung und Sensorik. Werkzeuge und Methoden für die mechanische und dynamische Charakterisierung von Mikrokomponenten und Geräten wurden erarbeitet. Dies führte zum Design einer neuen Generation von Robotergeräten für die Positionierung und Einpassung von Teilen mit einer Größe von bis zu 100 Mikrometern, was eine kostengünstige Montage mit kürzeren Entwicklungszyklen brachte. Die erzielten Fortschritte erleichtern die Entwicklung von immer kleineren und komplexeren Mikromaschinen. Eine mögliche Anwendung beinhaltet die Integration von mechanischen und optischen Komponenten zusätzlich zu den elektronischen in Prototypen von neuen Mikromaschinen. Über die Mikrofertigung hinaus könnte die Robotermikromanipulation potenzielle Anwendungen in der Mikrobiologie und Mikrochirurgie haben. Sobald die Basisplattform demonstriert wurde befassten sich die Forscher von NET4M mit der Übertragung dieser Technologie aus dem Labor auf den Markt. Sie trugen zur Stärkung eines internationalen Netzwerks von Forschungslabors im Bereich der Mikrofertigung bei, unterstützt durch synergetische und interdisziplinäre Fähigkeiten. Die beiden gemeinsamen Workshops, die im Rahmen des Projekts in Italien und den USA organisiert wurden, verbreiteten die Leistungen des Projekts erfolgreich in der wissenschaftlichen Gemeinschaft und unter einschlägigen Akteuren.
Schlüsselbegriffe
Herstellung mikroelektromechanischer Systeme, MEMS, Robotik, Mikromontage, Mechatronik
