Mikropositionierplattformen

MEMS basierte elektrostatische Biegewandler

MEMS basierte Mikropositionierplattformen

Mikropositionierplattformen

© Fraunhofer IPMS
Das Bild zeigt das Grundkonzept des NED-Inchworm-Laufwerks. Blöcke von Aktuatoren auf der linken und rechten Seite eines so genannten Shuttles, können das Shuttle in der Ebene nach oben oder unten schieben - das ist der Grundgedanke des NED-Antriebs
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Das Bild zeigt zwei übereinanderliegende Ebenen des NED-Inchworm-Antriebs (Aktuatoren und Blöcke) zur Entkopplung der X- und Y-Bewegung. Die Optik liegt auf der oberen Ebene.

Mikropositionierplattformen sind Systeme, bei denen einen definierte, meist zentral angeordnete Fläche Lateral-, Dreh-, Kipp- oder Hubbewegungen sowie Kombinationen dieser ausführen kann. Der Antrieb gelingt über Mikroaktoren die mit Koppelelementen, typischerweise Federstrukturen, mit der Plattform verbunden sind. Die Mikroaktorik kann insbesondere durch Biegewandler bewerkstelligt werden.

MEMS basierter elektrostatische Biegewandler wurden am IPMS entwickelt. Sie kommen in den Mikropositionierplattformen als Direktantrieb zum Einsatz. Ein alternativer indirekter Antrieb erfolgt beispielsweise in Form eines „Inchworm“- Prinzipes. Dieses beschreibt die schrittweise Verschiebung des Rotors. Dabei wird die Vorschubaktorik durch die Biegewandler selbst gebildet. Hingegen kann die Klemmfunktion elektrostatisch oder durch weitere Biegewandler erfolgen. Mit einem solchen MEMS-Inchworm-Motor sind präzise und in Summe große Stellwege möglich.

Mikroaktoren und Mikropositionierplattformen gehören zur Disziplin der Mikro- und Nanosysteme. Sie sind Wandler und Strukturen der Mikroelektromechanik (MEMS). Der Aufbau der Systeme, aus den beiden genannten und weiteren Komponenten wie beispielsweise Sensoren, ist eng verknüpft mit den Begriffen der monolithischen und hybriden Integration. Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der Dynamik, Dämpfung, Zuverlässigkeit, Tribologie, Elektrostatik, Ansteuerung sowie Aufbau- und Verbindungstechnik.

Anwendungen der Mikropositionierplattformen im weiteren Sinne finden sich beispielsweise in der Analytik zur Probenplatzierung und Mikromanipulation oder auch in der optischen Analytik für besonders flach bauende und mobile Mikroskopiersysteme.

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Weitere Anwendungen

Nanoscopic Electrostatic Drives (NED) - Mikromechanische Systeme als neuartige elektrostatische Antriebe