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By Sergej Fatikow

Die Mikrosystemtechnik (MST) zielt darauf ab, verschiedenste Funktionen auf kleinstem Raum zu realisieren. Ein Mikrosystem besteht in der Regel aus verschiedenartigen, z.B. mechanischen, optischen oder elektronischen, Komponenten, die sehr genau zusammengefügt werden müssen. Markante Beispiele sind Abtastköpfe für CD-Spieler, mikrooptische und -optoelektronische Bausteine für Kommunikationssysteme oder Mikrosensoren für die Automobil-, Umwelt-, Bio- oder Sicherheitstechnik. Die versatile roboterbasierte Mikromontage nebst speziellen Montageplanungs- und Steuerungstechniken wird heute als die Schlüsseltechnologie zur industriellen Beherrschung der MST angesehen. Multifunktionale Mikromontagestationen mit direkt angetriebenen mobilen, hochpräzisen Mikrorobotern - so genannte "Desktop-Stationen" - sind eine wichtige Säule dieser Schlüsseltechnologie, da konventionelle Industrieroboter aufgrund ihrer konzeptionellen Grenzen für viele Mikromontageaufgaben ungeeignet sind. Der Mensch entsendet quasi den kleinen künstlichen "Helfer" in den Montageraum und versucht dadurch, seine eigene Mikromanipulationsfähigkeit zu verbessern. Das vorliegende Buch liefert zum ersten Mal eine systematisierte Gesamtsicht auf die Mikromontage- und Mikroroboterproblematik. Es ist für alle Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen interessant, die die Wichtigkeit der Mikromontageproblematik für die Entwicklung moderner Produkte erkannt haben und in diese Technologie einsteigen wollen bzw. auf dem Gebiet aktiv sind. Die interessierten Einsteiger können problemlos den größten Teil des präsentierten Stoffes verarbeiten, denn die notwendigen technischen Erklärungen wurden nach Möglichkeit ohne größeren mathematischen "Tiefgang" gehalten.

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Die Mikrosystemtechnik (MST) zielt darauf ab, verschiedenste Funktionen auf kleinstem Raum zu realisieren. Ein Mikrosystem besteht in der Regel aus verschiedenartigen, z.B. mechanischen, optischen oder elektronischen, Komponenten, die sehr genau zusammengefügt werden müssen. Markante Beispiele sind Abtastköpfe für CD-Spieler, mikrooptische und -optoelektronische Bausteine für Kommunikationssysteme oder Mikrosensoren für die Automobil-, Umwelt-, Bio- oder Sicherheitstechnik. Die versatile roboterbasierte Mikromontage nebst speziellen Montageplanungs- und Steuerungstechniken wird heute als die Schlüsseltechnologie zur industriellen Beherrschung der MST angesehen. Multifunktionale Mikromontagestationen mit direkt angetriebenen mobilen, hochpräzisen Mikrorobotern - so genannte "Desktop-Stationen" - sind eine wichtige Säule dieser Schlüsseltechnologie, da konventionelle Industrieroboter aufgrund ihrer konzeptionellen Grenzen für viele Mikromontageaufgaben ungeeignet sind. Der Mensch entsendet quasi den kleinen künstlichen "Helfer" in den Montageraum und versucht dadurch, seine eigene Mikromanipulationsfähigkeit zu verbessern. Das vorliegende Buch liefert zum ersten Mal eine systematisierte Gesamtsicht auf die Mikromontage- und Mikroroboterproblematik. Es ist für alle Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen interessant, die die Wichtigkeit der Mikromontageproblematik für die Entwicklung moderner Produkte erkannt haben und in diese Technologie einsteigen wollen bzw. auf dem Gebiet aktiv sind. Die interessierten Einsteiger können problemlos den größten Teil des präsentierten Stoffes verarbeiten, denn die notwendigen technischen Erklärungen wurden nach Möglichkeit ohne größeren mathematischen "Tiefgang" gehalten.

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In Teil 4 werden Aktuationsprinzipien analysiert, mit deren Hilfe es erst möglich ist, flexible Mikroroboter zu realisieren. Anhand von den dabei gewonnenen Erkenntnissen beschäftigt sich Teil 5 mit den Grundkomponenten eines flexiblen Mikroroboters: Positionier- und Mikromanipulationseinheiten, Greifern und integrierbaren Sensoren. In Teil 6 wird ein neues Verfahren für rechnergestützte Planung von Mikromontageoperationen eingehend analysiert und die entwickelten Methoden und Algorithmen werden vorgestellt.

5 Anwendungen der Mikrosystemtechnologie und Mikrorobotik 25 Genforschung und der Umwelttechnik (Zellen als Indikator für schädliche Substanzen) ist die präzise und schonende Manipulation einzelner Zellen erforderlich. 11 ManueIle Manipulationen von biologischen ZeIlen mit einem Sauggreifer: die Werkzeugspitze wurde durch leichten Kontakt mit der Glasplatte beschädigt (QueIle - FhG ffiMT, St. Ingbert) Einen großen Bedarf an intelligenten Mikrosystemen hat die Automobiltechnik. Einerseits haben Autos ein immer knapperes Raum- und Energieangebot, andererseits sind die heutigen Anforderungen nach mehr Sicherheit, Kontrolle und Stabilität eines Automobils derart hoch.

Diese Situation hat im Endeffekt dazu geführt, daß die Überführung von MSTPrototypen in industriell gefertigte und am Markt erfolgreiche Produkte zur Zeit durch erhebliche Hemmnisse geprägt ist. Es existieren keine Mikromontageeinrichtungen, die eine flexible und wirtschaftlich effiziente Produktion von Mikrosystemen in kleineren und mittleren Stückzahlen gestatten. Erst seit wenigen Jahren versuchen einige namhafte Forschungsgruppen das erhebliche ForschunEsdefizit auf dem Gebiet der Mikrornontage schrittweise abzubauen, indem verschiedenartige Mikromontagekonzepte evaluiert oder teilweise implementiert werden [Mori93], [Weis93], [Büttg94], [HaineI94], [Schä94], [Bauer95], [Frick95], [Geng95], [Hess95], [Klein95], [Sat095], [Fati96], [Wauro96], [Zühlke96], [Alleg97], [Cod097], [Fati97], [Menc97], [Pfeif97], [Remb97a], [Weck97], [Remb98].

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