ZeMiS präsentiert neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik

Das Zentrum für Mikrotechnik und Systemintegration (ZeMiS) präsentiert neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik, Minister Frankenberg stellt die gute Forschungsinfrastruktur und die Aufgaben und Bedeutung der Hochschulen im Innovationsprozess heraus.

(idw) Das neue Zentrum für Mikrotechnik und Systemintegration (ZeMiS) wurde am 7.7.03
auf einer Veranstaltung im Haus der Wirtschaft in Stuttgart vorgestellt. Zu der ganztägigen Veranstaltung zum Thema "Mikrotechnik und Systemintegration: Produktinnovationen für den Mittelstand" konnte der Koordinator der Zentrums, Prof. Dr. Ulrich Mescheder von der Fachhochschule Furtwangen, rund 100 Teilnehmer in Stuttgart begrüßen. Zweck und Aufgabe von ZeMiS ist die Beratung und Unterstützung von kleinen und mittleren Unternehmen bei der Entwicklung miniaturisierter Systeme, der Nutzung von Mikrotechniken und der Umsetzung von F&E in innovative Produkte.

In den nächsten Jahren wächst das Marktpotenzial der mikrotechnischen Produkte rasant an. Dies gilt insbesondere in den Bereichen Medizin, Automobil, Kommunikation, Chemie und Labortechnik, Umwelt sowie im Maschinen- und Anlagenbau, also in nahezu allen für Baden-Württemberg wichtigen Branchen.

Bei der Umsetzung dieser Möglichkeiten ist gerade die mittelständisch geprägte Industrie des Landes vor große Aufgaben gestellt. Innovationsmanagement und innovative Produkte sind die Wettbewerbsvorteile eines Unternehmens am Markt. Die Hürde für einen Einstieg in die Mikrotechnik allerdings ist für KMU aufgrund verschiedener Faktoren hoch.

In der Eröffnungsansprache betonte der Minister für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg, Prof. Dr. Peter Frankenberg, die Bedeutung einer modernen und vitalen Hochschullandschaft insbesondere unter Einbeziehung der Fachhochschulen auch in Forschungsfragen. Der Minister wies auch auf die Stärke des Landes Baden-Württemberg bei der Forschung hin: 3,9 % des Bruttosozialprodukts wird in Baden-Württemberg in die Forschung investiert. Immerhin zwei Drittel kommen dabei aus der Industrie. Vergleicht man diese Zahlen mit den Zahlen der Bundesstaaten der USA, so läge Baden-Württemberg unter den ersten zehn US-Bundesstaaten, die am meisten für Forschung ausgeben. Prof. Frankenberg betonte insbesondere die Wichtigkeit der Fachhochschulen bei regionalen Forschungskooperationen mit der mittelständischen Industrie. In Zukunft sieht er auch weiteren Unterstützungsbedarf des Handwerks, da hier die technologischen Anforderungen ständig steigen. Die Steinbeis-Zentren, die aus den Fachhochschulen -und hier zuvorders aus der Fachhochschule Furtwangen- entstanden sind, sind ein weiteres wichtiges Bindeglied in der Forschungslandschaft des Landes.

Prof. Dr. Mescheder stellte im Folgenden Aufgaben und Struktur von ZeMis detailliert dar. Weiterhin wurden Möglichkeiten für Industrieunternehmen vorgestellt, die in ZeMiS vorhandenen Kompetenzen für eigene Entwicklungen zu nutzen.

Das Zentrum für Mikrotechnik und Systemintegration (ZeMiS), das vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst im Rahmen des Programms Zentren für Angewandte Forschung gefördert wird, unterstützt kleine und mittelständische Unternehmen bei der Erschließung neuer Produktpotentiale durch die Nutzung von Mikrotechniken und Systemintegration. ZeMiS bündelt unterschiedlichste Kompetenzen auf den genannten Gebieten, um ein umfassendes KnowHow aus einer Hand zu liefern und Produktideen zu verwirklichen. An ZeMiS arbeiten die Fachhochschulen Esslingen/Göppingen, Furtwangen, Heilbronn und Offenburg, die Universität Freiburg und das HSG-IMIT mit. Die Gesamtkoordination liegt dabei bei der Fachhochschule Furtwangen, die über langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik verfügt.

In einem weiteren Beitrag gab Dipl. Ing. Carsten Bahle, Mitarbeiter der WTC- Wicht Technology Consulting München, einen Überblick über "Heutige und künftige Märkte der Mikrotechnik" und analysierte die Marktchancen für kleine und mittlere Unternehmen.
Für einem Wachstumsmarkt, der in seinem Volumensegment (Massenfertigung) in den letzten Jahren mehr und mehr von den Großen der Branche beherrscht wird, zeigte er auf, mit welchen Strategien Klein- und mittelständische Unternehmen erfolgreich bestehen können. Einmal ist dies der Transfer von Produkten aus den Volumenmärkten in neue Anwendungsfelder (Nischen) durch Erweiterung und/oder Modifikation einer bekannten Funktion. Als Beispiel führte Bahle die Technologie der Tintenstrahldruckköpfe an, die nach Modifikation mit ihrer Funktionalität der Mikrodosierung ebenso Anwendung in Bioanalytik, Chemie oder Lebensmittelindustrie finden könnte.
Eine zweite, sehr interessante Möglichkeit ist das Anbieten von Systemlösungen, z.B. komplette Messmodule für konkrete Probleme und nicht nur reiner OEM Produkte ("nackte" Sensoren), welche ausserhalb der Massenmärkte nur selten gefragt sind.

Die Firma Sick in Waldkirch war schon bei der Bildung von ZeMiS mit Ideen und Anregungen beteiligt. In seinem Vortrag über "Erfolgreiches Innovationsmanagement aus der Sicht eines großen mittelständischen Unternehmens" betonte Dipl. Ing. Wolfgang Bay, Leiter Zentrale Forschung und Entwicklung der Sick AG , Waldkirch, dass für ein erfolgreiches innovatives Unternehmen ein Ausbau und Erhalt der Technologieführerschaft unabdingbar ist. Um diese zu sichern seien Kooperationen der Industrie mit Hochschulen und Forschungsinstituten wichtig und notwendig. Wünschenswert sei aber eine stärkere Ausrichtung der Forschung an der Sichtweise und den Bedürfnissen der Industrie. Der Ansatz von ZeMiS ist für Herrn Bay dabei konsequent und begrüssenswert.

Erste konkrete Ergebnisse der Forschungsarbeiten in ZeMiS stellten Prof. Dr. Peter Woias von der Universität Freiburg und Prof. Dr. Tilo Strobelt von der Fachhochschule Esslingen/Göppingen vor.
Bei der ersten Aufgaben von ZeMiS, einem optischen Multiplexer, geht es um das Problem, dass Licht bekanntlich nicht von selbst "um die Ecke" läuft. Um den Lichtweg gezielt und möglichst ohne Verluste von einem Ort zu einem anderen zu leiten, benötigt man daher optische Elemente wie Linsen und Spiegel. Noch eleganter geht es mit Glasfasern, in denen Licht auch über weite Strecken fast verlustfrei geführt wird. Die verlustfreie Lichtführung beruht auf dem Prinzip der sogenannten Totalreflexion. Ist das Licht einmal in der Faser, kann es tatsächlich auch "um die Ecke" laufen. Dieses Prinzip wird heute in der Nachrichtentechnik bei der Informationsübertragung und auch in vielen messtechnischen Anwendungen genutzt. Licht von einer Eingangsfaser in zwei Ausgangsfasern -der Fachmann spricht dann von "Multiplexen" zu bringen, war die Entwicklungsaufgabe, mit der sich ZeMiS in den letzten Monaten intensiv beschäftigt hat. Berührungslos wird dabei eine Lichtfaser durch ein elektrisches Feld verbogen und damit das Faserende zur gewünschten Position gebracht. Das Prinzip des Faserschalters wurde an der Universität Freiburg am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) erfunden und zum Patent angemeldet. Im Zentrum ZeMiS wird dieses Verfahren zu einem funktionsfähigen Prototypen weiterentwickelt. Die verschiedenen Partner in ZeMiS bringen ihre Kompetenzen zur Lösung von Detailfragen wie die der Entwicklung der erforderlichen Steuerelektronik, der gezielten Lichteinkopplung, des verlustfreien Schaltens von Licht von einer Faser zu einer anderen Faser und natürlich der kostengünstigen Fertigung dieses neuartigen Schalters ein.
Eine andere derzeit noch nicht gelöste technische Herausforderung ist das präzise Regeln winziger Durchflussmengen von Gasen und Flüssigkeiten bei konstantem Druck in einem miniaturisierten Regler. Hierzu müssen verschiedene winzig kleine Einzelbauelemente zu einem Gesamtsystem zusammengefasst werden. Vorgestellt wird auf der Informationsveranstaltung die Entwicklung eines miniaturisierten Duchfluss- und Druckreglers innerhalb von ZeMiS. Solche Regler dienen zur Regelung von Masseströmen und Drücken. Je nach Anwendung werden dabei Gase, Flüssigkeiten aber auch Mehrphasengemische kontinuierlich dosiert bzw. deren Fluss und Druck kontrolliert. Zum Einsatz kommen solche Regler vor allem zur optimalen Steuerung kritischer Dosiervorgänge wie sie etwa in Verbrennungsmotoren, in der chemischen Prozesstechnik oder der Umwelttechnik erforderlich sind. In zunehmendem Maße ergeben sich mittlerweile Anwendungsfelder im Bereich der Präzisionsdosierung in Strömungsbereichen, bei denen derzeit verfügbare Systeme an ihre Grenzen stoßen. Bedingt durch die Vorteile, die sich durch den Einsatz der Mikrosystemtechnik ergeben (geringe thermische und elektrische Kapazitäten, geringer Energieverbrauch, geringe Größe und Masse), lassen sich hochauflösende, mit extrem hoher Dynamik arbeitende Systemlösungen erzielen. Schon im nächsten Jahr soll ein stark miniaturisierter Nachfolger des zur Zeit in der Entwicklung befindlichen, noch relativ großen Prototypen fertig sein.

Einen konkreten Eindruck von den Arbeiten und Kompetenzen in ZeMiS konnten sich die Teilnehmer in der Mittagspause und nach dem offiziellen Ende der Veranstaltung an den Ständen der Partner machen. Hier wurden auch erste Entwicklungsergebnisse aus den Pilotprojekten gezeigt.
ZeMiS steht allen Unternehmen in Baden-Württemberg als Ansprechpartner in Fragen der Mikrotechnik und Systemintegration zur Verfügung. Weitere Informationen findet man im Internet:
ZeMiS.de.

Sachgebiet: Elektro- und Energietechnik, Informationstechnologie, Mathematik und Physik, Wirtschaft