Prototyp einer Mikropumpe auf Basis von NED-Aktoren. Trotz eines Elektrodenabstands von wenigen Hundert Nanometern können Auslenkungen von über 100 Mikrometern erreicht werden.

Prototyp einer Mikropumpe auf Basis von NED-Aktoren. Trotz eines Elektrodenabstands von wenigen Hundert Nanometern können Auslenkungen von über 100 Mikrometern erreicht werden. Fraunhofer

MEMS kommen als technologische Grundlage in vielen Anwendungen der Optik, Mess- und Medizintechnik, Biotechnologie und Kommunikationstechnik zum Einsatz. Häufig werden elektrostatische Felder zum Antrieb der Aktoren verwendet. Die am Fraunhofer IPMS entwickelten NED-Aktoren ermöglichen es, den für die Erzeugung der elektrostatischen Kräfte benötigten Elektrodenabstand auf wenige Hundert Nanometer zu reduzieren. Dennoch erreichen die Aktoren Auslenkungen von über 100 Mikrometern.

„Große Auslenkungen sind normalerweise nur mit größeren Elektrodenabständen und demnach mit sehr hohen Antriebsspannungen möglich“, erläutert Prof. Harald Schenk, Direktor des Fraunhofer IPMS und Leiter des Forschungsteams. „Bei NED-Aktoren werden elektrostatische Kräfte allerdings in laterale Kräfte umgeleitet. Diese transformierten lateralen Kräfte bewirken innerhalb eines Biegebalkens eine quasi-statische Auslenkung, die wesentlich größer sein kann, als der Elektrodenabstand. Unsere Aktoren kommen so bei höherer Leistungsfähigkeit mit weitaus weniger Energie aus.“

Das Forschungsteam arbeitet derzeit an Designs für Positionierantriebe für miniaturisierte optische Zoomlinsensysteme, Mikropumpen, Mikroventile oder kleinste Lautsprecher für Hörgeräte und Hearables, in denen die NED-Aktoren zum Einsatz kommen. Die Technologie hat Potenzial für die Volumenproduktion, da NED-Aktoren mit herkömmlichen MEMS-Herstellungsverfahren der Oberflächen- und Volumenmikromechanik gefertigt werden. Daher können sie unkompliziert in Halbleiterbauelemente und CMOS-Schaltkreise integriert werden.

Erste Funktions-Demonstratoren und Prototypen der NED-Technologie stellt das Fraunhofer IPMS vom 30. Januar bis 2. Februar auf der Photonics 2017 im Moscone Center in San Francisco am Messestand 4324 vor.