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178N - Werkzeuglose Serienfertigung von Mikro- und Mikrofluidiksystemen |
Die Mikrotechnik besteht schon längst nicht mehr nur aus der Mikroelektronik. Zur Mikroelektronik gesellte sich die Mikromechanik, bei der aus feinsten mikromechanischen Strukturen Sensoren und Aktoren für unterschiedliche physikalische Größen realisiert wurden. Dadurch ergab sich die Notwendigkeit, unterschiedliche Technologien auf kostensparende Weise zu verbinden. Die Probleme der Aufbau- und Verbindungstechnik bei der Integration von z. B. mikro-fluidischen, -biologischen, -elektronischen oder -optischen Komponenten auf engstem Raum machten eine Vermarktung von Mikrosystemen nach klassischer Fertigungsweise durch hohe Anlageinvestitionen bei geringen Stückzahlen unrentabel. Nur Technologien, die durch einen integrativen Ansatz die Fähigkeiten besitzen, alle unterschiedlichen Komponenten in einem kostengünstigen Batchverfahren zu verbinden, durchbrechen diese Kostenbarriere. Die werkzeuglosen Produktionsketten der RMPD®-Technologiefamilie (Rapid Micro Product Development) ermöglichen eine solche hochparallelisierte, integrative Realisierung von Mikrosystemen. Hier wachsen dreidimensional unterschiedlichste organische und anorganische Werkstoffe und Module zu funktionellen Systemen zusammen. Dazu gehören bspw. Mikrofluidiksysteme wie das abgebildete „Labor für die Tasche“.  Lab on Chip.
RMPD® bezeichnet eine patentierte Verfahrensfamilie, bei der UV-härtende Werkstoffe (u. a. Kunststoffe und Sol-Gel-Materialien) verarbeitet werden, indem UV-Licht von den 3D-CAD-Daten gesteuert die Produkte präzise aufwachsen lässt. Das flüssige Material wird dabei punktgenau (beim schreibenden Verfahren) oder über Teilbereiche der Fläche (bei RMPD-mask) ausgehärtet. 3D-CSP (Chip Size Packaging) bezeichnet eine patentierte Technologie, um auf kleinstem Raum Mikroelektronik dreidimensional zu integrieren, leitend miteinander zu verbinden sowie gleichzeitig gegen die Umgebungsbedingungen abzuschirmen. Während des Entwicklungs- und Konstruktionsprozesses werden sowohl die 3D-CAD-Daten des Gehäuses und der mikromechanischen / mikrofluidischen Elemente des Produktes erstellt sowie mit den EDA-Daten aus dem Schaltungslayout verbunden. Diese Daten bilden dann die Basis für die Herstellung des Mikrosystems. Die leitenden Verbindungswege werden durch metallische Leiterbahnen hergestellt.
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| Innovative Aspekte | |
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Bei den generativen Verfahren werden Produkte parallel hergestellt. Die Serienfertigung erfolgt werkzeuglos direkt auf Basis der 3D-CAD-Daten. Da keine Werkzeuge benötigt werden, entfällt der Aufwand für die Werk-zeugentwicklung. Die Produktion lässt sich flexibel anpassen. Von Vorteil ist dies einerseits für Märkte mit kurzen Produktlaufzeiten, die sich durch schnelle Wissensentwicklung auszeichnen, wie z. B. Bio- und Medi-zintechnik. Ebenso können mit generativen Verfahren Nischenmärkte schnell bedient werden, denn auch be-reits bei mittleren Stückzahlen ist eine wirtschaftliche Produktion möglich. Im Bereich der Sensorik und auch der biotechnologischen Mikrofluidik-Produkte ergeben sich Zeit- und Kostenvorteile bereits ab der Produktent-wicklungsphase, aber insbesondere auch in der Serienherstellung. Bei RMPD® werden im Wachstumsprozess intrinsisch auch die Oberflächeneigenschaften, wie z. B. hydrophile Bereiche, erzeugt. Nachbearbeitungs-schritte werden so eingespart. Neben 3D-CAD-Daten können auch Daten aus Schaltungslayouts (EDA) für die Herstellung von Mikrosystemen direkt eingebunden werden. |
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| Anwendungspotenzial | |
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Die Technologien sind geeignet, hochintegrierte Produkte herzustellen, sowie unterschiedliche Komponenten (Chip, Linse, Glasfaser usw.) Die Technologien sind geeignet, hochintegrierte Produkte herzustellen, sowie unterschiedliche Komponenten (Chip, Linse, Glasfaser usw.). Multifunktionale Systeme werden auf einfache Weise realisierbar. Ein Beispiel dafür ist eine Mikrodüse aus dem Medizinbereich, bei der die hydrophile Eigenschaft des Materials im Düsen-kanal für einwandfreies Hindurchlaufen der Flüssigkeit sorgt, während die flüssigkeitsabweisende Oberfläche am Düsenauslass das Tropfen verhindert. In anderen Anwendungen lassen sich Flüssigkeiten unter Ausnut-zung der Abstoßung und Anziehung sowie der Kapillarwirkung transportieren. Über 300 verschiedene UV-härtende Materialien sind verfügbar und bieten eine breite Palette nutzbarer Eigenschaften. Anwendungsge-biet des 3D-CSP ist u. a. hochintegrierte Sensorik mit drahtloser Energie- und Datenübertragung. Zum Produktspektrum gehören allgemein:
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| Art der Zusammenarbeit | |
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Interesse besteht an der Übernahme von Aufgaben im Bereich Auftragsforschung, Entwicklung und Produktion. |
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