Das „Laboratorium für Mikromechatronik und Hybridintegrierte Schichtschaltungen“

kurz LMHS am Fachbereich Mechatronik und Naturwissenschaften der FH Karlsruhe ist aus meiner Idee entstanden die Schnittstelle zwischen Mechatronik und auch Feinwerktechnik zu den Mikrotechniken aufzubauen.

Die Mechatronik beschreibt intelligente, teilautonome Systeme (in Robotik, Automatisierungstechnik, Haustechnik) und setzt sich aus den Teilgebieten der Mechanik, der Elektronik und Informatik zusammen.

Die Mikromechatronik, auch Mikrosystemtechnik genannt, beinhaltet die Entwicklung und Produktion vergleichbarer Systeme, jedoch liegen die Abmessungen im Mikrometerbereich
(1 µm = 1 Mikrometer = 1/1000 Millimeter). Dabei liegen die Strukturabmessungen der mikromechanischen Teile zwischen 10 µm und ca. 500 µm, die der mikroelektronischen Schaltungen liegen bereits im Nanometerbereich (1 nm = 1 Nanometer = 1/1000000 Millimeter).

In meinem Laboratorium beschäftigen wir uns mit dem hybriden Aufbau von mikromechatronischen Systemen, wobei die kleinste derzeitige Abmessung die Bonddrähte mit einem Durchmesser von 25 µm sind, die kleinste von uns hergestellten Abmessungen sind derzeit 50 µm und dieses Jahr werden wir auch hier durch einen neue Technologie auf 20 µm kommen. Die Endabmessungen der von uns hergestellten  Systeme bzw. Produkte liegen bei maximal 5 cm x 5 cm x 0,5 cm. Ein solches µ-System aus dem Jahre 1997 ist das Souveräne energieAutarke Mikrosystem (SAM). Es ist in der Lage aktuelleWerte von Druck, Temperatur und Lichtintensität stetig zu erfassen und zu speichern und nach Bedarf über eine Infrarotschnittstelle auszugeben. Durch die Solarzellen ist es gleichzeitig auch möglich den Energiebedarf dieses Systems zu decken (linkes Bild, ungefähr wirkliche Grösse).

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Im rechten Bild ist ein von uns entwickelter Sonnenstandsdetektor in etwa wahrer Größe dargestellt. Im Gegensatz zur linken Darstelung werden hierbei ungehäuste Halbleiterbauelemente verwendet und die Leiterbahnen haben eine Breite von nur noch
50 µm. Über die zwei quadratischen schwarzen Solarzellen wird der Stand der Sonne erfasst und über die weitere Schaltung kann ein mobiles Sonnenpanell der Sonne nachgeführt werden, damit stets die maximal mögliche Energieausbeute erzielt wird.

Nach der nun erfolgten Gebäudesanierung und der Verbesserung der Lüftungsanlage im Reinraum des LMHS sind wir in der Lage unser Ziel, zur Herstellung von Minirobotern, zu realisieren.

Die stetige Anpassung an sowie Entwicklung und Nutzung neuester Technologien in Verbindung mit der Aus- und Weiterbildung sowie auch dem Technologietransfer auch über das Steinbeis-Transferzentrum Mechatronik-Karlsruhe stellen wir uns hier zur Aufgabe.

Dies soll auch Ansporn für die Studierenden sein sich in diesem innovativen Fachgebiet der Mikromechatronik und Reinraumtechnik aktiv zu betätigen.

Eine weitere Idee hat mich dazu gebracht in Verbindung mit meinem Steinbeis-Transferzentrum Mechatronik-Karlsruhe die Vortragsreihe “Innovator Mechatronik” durchzuführen. Ziel ist es mit Spezialisten aus Industrie und Forschung in stetigem Dialog zu sein. Ein besonderes Ereignis davon ist die jährlich in der letzten Septemberwoche stattfindende “International Conference of Mechatronics”. Hier wird pro Tag ein spezielles Themengebiet durch ca. 5 Vorträge dargestellt. Studierenden ist dies eine Ergänzung zu dem hier erlernten Stoff und zudem besteht die Möglichkeit, dass die Gäste, die Studierenden und die Referenten sich zwanglos austauschen können und somit der Dialog Hochschule-Industrie-Gesellschaft angeregt wird.

Mit den Studierenden werden im Anschluß an diese Veranstaltung einzelnen Themenbereiche weiter bearbeitet und von der gesamten Veranstaltung wird dann eine Tagungs-CD erstellt, welche auch zu erwerben ist.

Die Themen von September 2003 waren:

Montag, 22.09.2003

08:30 – 9:00 „Spezielle Informationen zum Ablauf und zur studentischen Gruppenarbeit“
F. J. Neff

II. Reinraumtechnik

09:20 – 09:30           Eröffnung der ICMT 2003
„10 Jahre Mikromechatronik und Reinraumtechnik an der FH Karlsruhe“

F. J. Neff
09:30 – 10:30           „Reinraummesstechnik und Qualifizierung“                                                                     Th. von Kahlden

10:45 – 11:45           Trends in der Reinraumtechnik – Modulare Reinraumsysteme und integrierte
Reinraumlösungen
H.-Ch. Gath

12:00 – 13:00           „Reinraumkleidung, der letzte und entscheidende Filter  zwischen
Mensch und Produkt“
C. Moschner

14:00 – 15:00           „Filterprüfung im Reinraum“
L. Mölter

15:15 – 17:00           „Besichtigung des Reinraums des LMHS“
F. J. Neff, B. Beck

Dienstag, 23.09.2003

III. Mikromechatronik

09:30 – 10:30           “Photosensible Pasten für die Herstellung von Mikroleitern”                                                         Thomas Blank
10:45 – 11:45         “Der mechatronische Aufbau und die Wirkungsweise eines Partikelmessgeräts”

L. Mölter

12:00 – 13:00           Field of application for piezoelectronic components
(Piezoelektronik in der Anwendung)
E. Bigler

14:00 – 15:00           Mikrohybridtechnik – Inovator für mechatronische Systeme in Kraftfahrzeugen
R. Danner

15:15 – 16:15           Fertigungsoptimierung durch intelligente SMD-Bestücksysteme
R. Kappel

Mittwoch, 24.09.2003

IV. Produktionstechnik und Automatisierung

09:30 – 10:30           Automatische optische Inspektion und Röntgeninspektion
R. Demitz

10:45 – 11:45           Automatisierung in der Motorenmontage
W. Maurer

12:00 – 13:00           Komponenten der Automatisierungstechnik
H. van Winden

13:00 – 14:00           Mittagspause, Lunch – Break

14:00 – 15:00           Planung von bedarfsgerechten, modularen und flexiblen Lösungen
für die Montage-Automation
P. Stein

ca.      15:30 „Ende der Vortragsveranstaltung - End of Conference“

Donnerstag, 25.09.2003

V. Schlußveranstaltung für Studierende

09:30 – 11:30           Hinweise zur Erstellung der Dokumentation und Gruppeneinteilung

Freitag, 26.09.2003

VI. Studentische Gruppenarbeit

09:30 – 11:30           Durchsprache der Einzelprojekte (Gliederung, Ablaufplan, Koordination, Layout)

Liste der  Referenten:

Dipl.-Ing.(FH) Bernhard Beck        Hochschule für Technik Karlsruhe (FH), Fachbereich Mechatronk und
Naturwissenschaften, Moltkestr. 30, 76 133 Karlsruhe

Prof. Dr. Emanuel Bigler,    ENSMM (Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques),
Chemin de l’Epitaphe 26, 25000 Besançon, Frankreich

Dipl.-Ing. Thomas Blank               IPE, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH,
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Dr.rer.nat. Reinhold Danner,         Robert Bosch GmbH, K8/TPS, Tübinger Str. 123, 72 762 Reutlingen

Rolf Demitz,                     VISCOM AG, Carl-Buderus-Str. 9 – 15, 30455 Hannover

Dr. Hans-Christian Gath               m+w Cleanroom Products GmbH, Lotterbergstrasse 30, 70 499 Stuttgart

Rudolf Kappel,                           Systeme für die Elektronikfertigung, Schlesierstrasse 28, 65205 Wiesbaden

Dipl.-Ing. Werner Maurer    Robert Bosch GmbH, BueW/TEF2, Robert-Bosch-Str. 1, 77 815 Bühl

Dipl.-Ing.(FH)  Leander Mölter,     PALAS GmbH, Greschbachstrasse 3b, 76229 Karlsruhe

Dipl.-Ing. C. Moschner                DASTEX GmbH, Draisstraße 23, 76461 Muggensturm

Prof. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Fritz J. Neff, Hochschule für Technik Karlsruhe (FH), Fachbereich Mechatronik und
Naturwissenschaften, Moltkestr. 30, 76133 Karlsruhe
Peter Stein                      STEIN Automation GmbH, Carl-Haag-Str. 26, 78 054 VS-Schwenningen

Dipl.-Ing. Hans van Winden,        SKF Linearsysteme GmbH, Industriestr. 29, 74 909 Meckesheim

Dipl.-Ing. Thomas von Kahlden,    CCI-von Kahlden GmbH, Heßbrühlstrasse 15, 70 565 Stuttgart

Dies ist eine Kooperation

von

Steinbeis-Transferzentrum Mechatronik-Karlsruhe

und

VDI/VDE-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik, GMM
und

Hochschule für Technik Karlsruhe (FH), University of Applied Sciences Karlsruhe,
Fachbereich Mechatronik und Naturwissenschaften

Impressionen aus der Reinraum des LMHS