Aachener Firma entwickelt Antrieb für Nanowelt
Motor positioniert Anlagen hoch präzise

Die Herstellung von Mikrobauteilen ist oft kein Problem. Schwierig wird es, wenn diese Komponenten zu einem Produkt montiert werden sollen. Dazu werden Antriebe benötigt, die auf wenige Nanometer genau positionieren. Die Aachener Firma Klocke hat einen solchen Nanomotor serienreif entwickelt.

HB AACHEN. Ungefähr 18 Millimeter vom Scheitel bis zur Sohle, gerade einmal halb so groß wie ein Streichholz - das sind die Maße des Nanomotors, den die Aachener Firma Klocke Nanotechnik entwickelt hat. Die Bewegungen des Antriebs lassen sich auf wenige Nanometer genau - millionstel Millimeter - steuern. Der Nanomotor kann dabei mit verschiedenen Werkzeugen bestückt werden und zur Montage in jeder Mikroproduktion eingesetzt werden. Trotz seiner Winzigkeit schafft er es, kiloschwere Objekte anzutreiben, beispielsweise Schneide-, Greif- und auch Lasergeräte. Verglichen mit klassischen Antrieben des Maschinenbaus ist Klocke mit dem Nanomotor eine Verbesserung der Präzision um den Faktor 100 gelungen.

Von der Entwicklung profitiert vor allem die Nanotechnologie. "Die Herstellung von Mikrobauteilen ist oftmals kein Problem", sagt Thomas Fries, stellvertretender Vorsitzender der Interessengemeinschaft zur Verbreitung von Anwendungen der Mikrostrukturtechniken (IVAM) in Nordrhein-Westfalen. "Es fehlen allerdings Werkzeuge für die Montage von Mikrosystemen." Mit dem Nanomotor von Klocke könne nun erstmals eine Mikromontage aus einzelnen Modulen zusammengebaut werden, die den Genauigkeitsanforderungen der Mikrosystemtechnik gerecht werde. "Es gibt zwar ähnliche Lösungen aus USA oder Japan, aber bislang noch kein fertiges Produkt." Die hoch genaue Antriebstechnik wird jedoch nicht nur zur Produktion von Mikrosystemen benötigt, sie ist auch eine Schlüsselkomponente für die Entwicklung von so genannten Biochips. Diese Minilabors auf einem Mikrochip können Analysen im Nanobereich durchführen. Die Herausforderung besteht darin, die zu analysierenden Stoffe auf winzige Mikro-Reagenzgläser zu verteilen.

Hohe Positioniergenauigkeiten

Und auch in der optischen Industrie sind hohe Positioniergenauigkeiten gefragt. "Die Montage einer Mikrospitze auf das stumpfe Ende einer Glasfaser erfordert eine ungeheure Genauigkeit", erläutert der Entwickler des Nanomotors Volker Klocke. Diese Präzision sei mit heutigen Antrieben nur schwer zu erreichen. Klocke hat für die Montage von Glasfasern eine Werkbank entwickelt, "die auch unter rauen Produktionsbedingungen verlässlich funktioniert". Sie ist mit verschiedenen Greifern bestückt, die eine einzelne Faser aus einem Strang herausgreifen und festhalten, während zwei andere sie bearbeiten.

"Die Nachfrage nach dem Nanomotor übertraf bereits kurz nach der Markteinführung alle Erwartungen", sagt Klocke. "Unser Auftragsbuch ist bis April nächsten Jahres voll, obwohl wir bereits die Produktionskapazitäten mehrfach erhöht haben." Zu den Kunden zählt neben dem Chemiekonzern Beiersdorf auch die Radioastronomie-Arbeitsgruppe Kosma der Universität Köln. Dort eröffnete die präzise Mikromontagetechnik ganz neue Möglichkeiten: "Dank des Nanomotors sind wir nun in der Lage, eine komplette Radioplatine auf der Breite eines Haares zu installieren", so Michael Brandt, Leiter der Kosma-Gruppe. Damit gehören die Kölner zu den weltweit führenden Nanotechnologie-Forschern. Selbst die US-Weltraumbehörde Nasa interessiert sich für die Arbeitsgruppe. "Die Leute der Nasa haben uns gefragt, ob wir unsere Platine noch weiter verkleinern können. Etwa auf 1/50 eines Haares", berichtet Brandt. Und tatsächlich: Obwohl das Kosma-Team zunächst skeptisch war, gelang der Versuch mit Hilfe der Nanoantriebe.

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