Das kleinste Schrittschaltwerk der Welt
Studienwerbung einmal anders: Mikrosystemtechniker der TU Chemnitz begeistern im Industriemuseum für ihr Fachgebiet
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Klein, aber fein: Alle für das Mikroschaltwerk notwendigen Funktionselemente werden gleichzeitig auf sogenannten Silizium-Wafern gefertigt. Foto: TU Chemnitz -
Prof. Dr. Jan Mehner, Inhaber der Professur für Mikrosystem- und Gerätetechnik, macht Schrittschaltwerke - ob mikro oder makro - im Sächsischen Industriemuseum Chemnitz für die Besucher verständlich. Foto: Christof Heyden -
Das kleinste Schrittschaltwerk der Welt ist nur unter dem Mikroskop zu erkennen. Foto: TU Chemnitz
Das Industriemuseum Chemnitz ist seit dem 15. März 2012 um eine Attraktion reicher: das kleinste Schrittschaltwerk der Welt. Entwickelt wurde es von Mitarbeitern der Professur für Mikrosystem- und Gerätetechnik und des Zentrums für Mikrotechnologien der Technischen Universität Chemnitz. Ausgehend von größeren Schrittschaltwerken, die beispielsweise Herzstück mechanischer Uhren sind, haben die Wissenschaftler untersucht, wie weit sich derartige mechanische Strukturen miniaturisieren lassen. Es gelang ihnen, auf einer Fläche von wenigen Quadratmillimetern alle notwendigen Schaltelemente wie Gelenke und Hebel unterzubringen. "Kleinste Details wie Stegbreite oder Teilung der Zähne sind nur wenige Mikrometer groß - also ein Bruchteil des Durchmessers eines menschlichen Haares", erklärt Prof. Dr. Jan Mehner, Leiter der Professur für Mikrosystem- und Gerätetechnik.
Der elektrische Antrieb des kleinsten Schrittschaltwerkes mit all seinen beweglichen Teilen wurde komplett mit üblichen Halbleitertechnologien aus Silizium geätzt. Auch in der Massenproduktion unterscheidet sich dieses Mikrosystem von den Uhrenwerken. "Es sind weder eine aufwändige und kostenintensive Montage der Einzelteile noch spanende Verarbeitungsprozesse erforderlich, da hunderte Funktionselemente gleichzeitig auf so genannten Silizium-Wafern gefertigt werden", so Mehner. Durch diesen Werkstoff, der bisher vor allem aus der Mikroelektronik bekannt ist, aber in den letzten Jahren auch die klassische Gerätetechnik erobert hat, können Kosten gespart und die Anforderungen der Hersteller an einen geringen Stückpreis realisiert werden. Auch in Handys, Spielekonsolen, Kameras und Kraftfahrzeugen sind derartige Sensoren im Einsatz. "Ein Ende der Entwicklung ist derzeit nicht absehbar", schätzt Mehner ein. Mikrosysteme bieten durch ihre Winzigkeit ein riesiges Potenzial für die Technologien der Zukunft. Man denke nur an medizinische Anwendungen, beispielsweise für Druckmessungen im Herz, am Auge oder im Hirn. Stolz sind die Wissenschaftler, dass ihr Schrittschaltwerk sehr lange und stabil funktioniert. "Es kann sogar mehr als tausend Schritte pro Sekunde schalten", erklärt Mehner.
Mikrosysteme wurden bereits Anfang der 80er Jahre des letzten Jahrhunderts bekannt. In der Folgezeit wurde gezeigt, dass mit Halbleitertechnologien nicht nur elektronische, sondern auch extrem miniaturisierte mechanische Funktionselemente aus Silizium gefertigt werden können. Die TU Chemnitz, damals TU Karl-Marx-Stadt, war eine der ersten Universitäten weltweit, die Studenten auf diesem Gebiet ausgebildet hat. Diese Forschungsrichtung wurde auch hier in den letzten zwei Jahrzehnten konsequent fortgeführt. "Aufgrund dieses Wissensvorsprungs sind die Mikrosystemtechniker der TU Chemnitz heute mehr denn je gefragter Partner der Industrie", sagt Mehner und fügt hinzu: "Mit dem kleinsten Schrittschaltwerk der Welt, also einem sehr anschaulichen Beispiel, wollen wir die breite Öffentlichkeit - insbesondere auch potentielle Studienanfänger - für die Ingenieurwissenschaften an der TU Chemnitz begeistern." Und da das winzige Schrittschaltwerk in der Ausstellung "Kreative" im Industriemuseum mit dem bloßen Auge kaum zu erkennen ist, können es die Besucher durch ein Mikroskop oder auf einem Flachbildschirm betrachten. Zudem wird das Prinzip an einem Makromodell anschaulich erläutert. "Die Besucher können selbst nachempfinden, wie schwierig es ist, ein Schaltwerk zu bedienen", sagt Mehner. Das anschauliche Exponat wurde dem Museum als Dauerleihe übergeben.
Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Jan Mehner, Telefon 0371 531-24430, E-Mail jan.mehner@etit.tu-chemnitz.de.
Kontakt und Öffnungszeiten: Sächsisches Industriemuseum Chemnitz, Zwickauer Straße 119, 09112 Chemnitz, http://www.saechsisches-industriemuseum.de
Montag bis Donnerstag: 9 - 17 Uhr; Freitag geschlossen; Samstag, Sonntag und feiertags: 10 - 17 Uhr
(Autorin: Mary De Luca, Praktikantin in der Pressestelle)
Mario Steinebach
16.03.2012
