Erfolgsgeschichten

Winzig, hochpräzise und sensibel – Eine Herausforderung in jeder Dimension

Die ersten PCs, die Anfang der 1980er Jahre auf den Markt kamen, waren klobige Koffer, die kaum Komfort boten. Heute leistet jede Smartwatch am Handgelenk ein Vielfaches dieser Dinosaurier. Die Miniaturisierung hat ein Maß erreicht, das sich noch vor einem Jahrzehnt niemand hätte träumen lassen.

Der Hang zum Kleinen und Kleinsten findet sich insbesondere in der Elektronik und Mikrosystemtechnik. »Die Miniaturisierung stellt höchste Anforderungen an die Produktion und erfordert teilweise ganz neue Ansätze«, weiß Dr. Udo Gommel, der bis Februar 2016 das Geschäftsfeld leitete. Vor allem: Es muss extrem sauber zugehen.

Auch die Bearbeitung und Montage bei diesem Miniaturisierungsgrad macht neue Technologien nötig. Beispielsweise lassen sich die winzigen und empfindlichen Bauteile mit den üblichen Werkzeugen und Methoden nur noch bedingt handhaben. Zudem muss beispielsweise das Auftragen von Klebstoffen im Fügeprozess mit höchster Präzision erfolgen.

Die Mitarbeiter aus dem Geschäftsfeld »Elektronik und Mikrosystemtechnik« stellen sich den Herausforderungen, die mit der Herstellung solcher Produkte verbunden sind. Damit leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Lösung der produktionstechnischen Fragestellungen der Industrie. Hinzu kommen selbst oder zusammen mit Partnern entwickelte Produktansätze, wie z. B. ein im Fraunhofer- Verbund realisierter kompakter Radarscanner, der optische Hindernisse durchdringt und auch bei Staub, Rauch, Nebel oder Regen klar sieht.

Weltweit größter Forschungsreinraum

Voraussetzung für das Herstellen von haarfeinen Strukturen oder das Verarbeiten kleinster Bauteile ist ein reinheitstechnisch kontrollierter Bereich, also meist ein Reinraum. Zur Erforschung und Bewertung der Abhängigkeiten des Kontaminationsverhaltens von Produktionseinrichtungen und der erzielbaren Qualitätsgüte der herzustellenden Produkte steht dem Fraunhofer IPA neben einer Vielzahl von Analysesystemen der weltweit größte Forschungsreinraum der ISO-Klasse 1 mit laminarer Verdrängungsströmung zur Verfügung.

Er misst rund 150 Quadratmeter Grundfläche bei einer Raumhöhe von über 6 Metern. Mit seiner Schwerlast-Auslegung können dort natürlich nicht nur sehr kleine Endprodukte, sondern in Kombination auch die meist sehr großen und schweren Produktionsanlagen/-systeme bis zu einem Gesamtgewicht von knapp 40 Tonnen untersucht und optimiert werden. Ein Kubikmeter seiner Luft enthält höchstens 10 Partikel der Größe 0,1 Mikrometer, in üblicher Stadtluft sind es 10¹³ Partikel.

Dazu besitzt das Institut hochmoderne Geräte wie Rasterelektronenmikroskope, Mikro-Computer-Tomographen oder Massenspektrometer, die es möglich machen, die Verschmutzung der Bauteile zu messen sowie die Wirksamkeit der verschiedenen Reinigungsverfahren zu beurteilen und zu vergleichen. So ist es kein Wunder, dass Stuttgarter Experten in den wichtigen Gremien sitzen, die für die Standardisierung von Reinheits- und Reinigungsverfahren zuständig sind.