Begriffsdefinitionen




Die Herstellung kleiner Strukturen für Mikroprodukte war am Beginn ihrer Entwicklung durch die Verfahren der Mikroelektronik gekennzeichnet. Die Fertigungsverfahren für diese Systeme stammten also im wesentlichen aus der Halbleiterfertigung und sind für die kostengünstige Produktion großer Stückzahlen geeignet. Nach Erweiterung der mikroelektronischen Systeme um mechanische, optische und fluidische Funktionen entstand der Begriff Mikrosystem. Durch die rasche Weiterentwicklung der Mikrosystemtechnologie besteht ein Bedarf an einheitlichen Begriffsdefinitionen. In Großbritannien wird zum Beispiel der Begriff "Micro-Engineering" verwendet, während das restliche Europa von der "Mikro-System-Technologie (MST)" spricht. In den USA redet man hingegen von "Micro-Electro-Mechanical Systems" (MEMS) und in Japan von "Micro-Machining". Alle Begriffe meinen aber dasselbe: Mikrosystemtechnik (nach European Microsystems Technology On-line - emsto.com, siehe auch vdivde-it.de). Allerdings ist das Gebiet der Mikrosystemtechnik aufgrund der verschiedenen Definitionen auch unterschiedlich weit gefasst. An dieser Stelle finden Sie eine erste Zusammenstellung von Begriffsdefinitionen, die keinen Anspruch auf Vollständigkeit erfüllt. Korrekturen und Ergänzungen werden berücksichtigt.

Mikrosystemtechnik (MST)

Europa

Ein "Mikrosystem" wird definiert als ein intelligentes miniaturisiertes System mit Sensorik, Datenverarbeitung und/oder Aktorik. Es verknüpft zwei oder mehr von elektrischen, maschinellen, optischen, chemischen, biologischen, magnetischen oder anderen Eigenschaften und ist auf einem einzelnen oder Multichip Hybrid integriert.

USA

"Mikroelektromechanische Systeme", oder MEMS, sind integrierte Mikrogeräte oder Systeme, welche elektrische und maschinelle Komponenten kombinieren, hergestellt als integrierte Schaltung (IC), kompatibel zu Stapelverarbeitungs-Techniken und variieren in der Größe von einigen Mikrometern zu wenigen Millimetern. Diese Systeme enthalten Sensorik, Aktorik sowie Datenverbeitungkapazität und werden zur Kontrolle bzw. Steuerung der physischen Welt eingesetzt.

Japan

"Mikromaschinen" bestehen aus funktionalen Elementen von nur einigen Millimetern Größe und können komplexe mikroskopische Aufgaben erledigen.



Im Gegensatz zur Mikrosystemtechnik werden für die Herstellung feinwerktechnischer Produkte Fertigungsverfahren verwendet, die durch ein Skalieren (nach unten) der konventionellen Verfahren nach DIN 8580 entstehen. Die Auflösung dieser Verfahren liegt im Bereich von Mikrometern, typischen Toleranzen liegen im Bereich von 1/100 Millimetern. Statt des häufig monolithischen Aufbaus von Mikrosystemen sind feinwerktechnische Systeme hybrid aufgebaut. Das heißt, sie bestehen aus einzeln hergestellten Teilen, die montiert und gefügt werden. Die Größe der Einzelteile ist nach unten begrenzt. Neben den Beschränkungen, denen die formgebenden Verfahren unterliegen, ist auch die Montage dieser Produkte schwierig, wenn die Teilegröße 0,5 mm unterschreitet.


Feinwerktechnik

Feinwerktechnische Produkte erfüllen mechanische Funktionen. Repräsentative Produkte sind z.B. mechanische Uhren, die eine bedeutende Integrationsdichte für mechanische Funktionen erreichen können. Feinmechanische Produkte können mit elektronischen, optischen oder fluidischen Komponenten kombiniert werden. Beispiele hierfür finden sich in der Medizintechnik. In Endoskopen werden feinmechanische mit optischen und neuerdings auch mit videoelektronischen Komponenten kombiniert.

Im Unterschied zur Mikrosystemtechnik ist jedoch in der Feinwerktechnik die Vielfalt der verwendbaren Werkstoffe größer, wodurch spezielle Anforderungen der Anwendungsgebiete (z.B.: Festigkeit, Biokompatibilität, Aufbereitbarkeit von Medizinprodukten) besser berücksichtigt werden können.


Gegenstand dieser Internet-Präsenz ist der Mikromaschinenbau. Er ist zwischen der Feinwerktechnik einerseits und der Mikrosystemtechnik andererseits angesiedelt.


Mikromaschinenbau

Bei den Produkten des Mikromaschinenbaus handelt es sich um hybride Systeme, die aus Einzelteilen, die vorher gefertigt wurden, montiert und gefügt werden. Die Produkte enthalten, wie die Produkte des konventionellen Maschinenbaus, elektronische oder optische oder fluidische Komponenten. Zur Verwendung kommen Ingenieurwerkstoffe, wie sie auch im konventionellen Maschinenbau zum Einsatz kommen. Hierzu gehören z.B. hochlegierte Stähle, Kunststoffe und Keramiken. Mit den formgebenden Verfahren können echte 3-d Geometrien hergestellt werden.

Die Größenordnung der Einzelteile liegt zwischen den Größenordnungen der Mikrosystemtechnik und denen der Feinwerktechnik, ist also größer 0,05 mm und kleiner als 1mm. Selbstverständlich gibt es Überlappungsbereiche zwischen dem Mikromaschinenbau einerseits und der Mikrosystemtechnik und Feinwerktechnik andererseits.

Aufgrund der verwendeten Fertigungsverfahren und -methoden ist der Mikromaschinenbau auch für kleine und mittlere Stückzahlen wirtschaftlich einsetzbar.