Neue Rolle-zu-Rolle Produktionsplattform zur Herstellung mikrofluidischer Systeme (MANUNET-R2RMAN)

Problemstellung
Die Herstellung mikrosystemtechnischer Komponenten, wie z. B. LED- oder OLED basierte Lichtpanels sowie Biochips und Minilabore, sogenannte Lab-on-a-Chip Produkte z. B. zur Bestimmung der Blutzuckerwerte, ist zum einen hoch komplex, sensibel und unterliegt ständigen Neuerungen. Druckverfahren, wie das Rolle-zu-Rolle-Verfahren, sind dabei prädestiniert, mikrostrukturierte Bauteile industriell herzustellen. Die Erfüllung hoher Anforderungen an Qualität und Präzision gestaltet sich jedoch bislang schwierig. Großes Potenzial verspricht hierbei die Technologie des 3D-Polymer-Mikrostrukturierungsprozesses, bei dem unterschiedliche Materialien und Verfahren zum Drucken und Verbinden von Mikrostrukturen miteinander harmonieren müssen. Erste Tests im Labormaßstab konnten bereits erfolgreich umgesetzt werden, eine industrielle Etablierung scheint erfolgversprechend.

Ziel
Ziel des Forschungsprojekts R2RMAN ist, die Leistungsfähigkeit des 3D-Polymer-Mikrostrukturierungsprozesses zu erforschen und zu erweitern. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Steigerung der Produktivität und Wirtschaftlichkeit als auch auf der Erhöhung von Präzision, Reproduzierbarkeit und Sicherheit.

Vorgehensweise
Basierend auf ersten Erfahrungen wird der 3D-Polymer-Mikrostrukturierungsprozesses im Zusammenspiel mit den anderen Anlagenkomponenten erweitert. Im zweiten Schritt werden passende Materialen, z. B. Folien und Tinten, ausgewählt und deren Kompatibilität für die Anwendung sichergestellt. Die erforderliche weltweit einzigartige Präzision wird erreicht durch ein neuartiges, massives und damit schwingungsarmes Rahmensystem der Rolle-zu-Rolle-Anlage mit entsprechend hochwertigen Präzisionskomponenten, wie z. B. speziell adaptierten Tintenstrahldruckköpfen. Weiterführend wird durch den Einsatz von direktangetriebenen Servomotoren, die sich exakt steuern und positionieren lassen, die Qualität und Zuverlässigkeit des Hochleistungsfertigungsprozesses garantiert. Die Integration dieser Komponenten mit anderen Produktionsverfahren, wie z. B. dem Tintenstrahldruck, ermöglicht eine integrierte Fertigung von Lab-on-a-Chip Produkten in einer Gesamtanlage.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Bei erfolgreicher Umsetzung kann die Leistungsfähigkeit des 3D-Polymer-Mikrostrukturierungsprozesses bei erhöhter Präzision der Strukturbreiten von fünf Mikrometern um den Faktor fünf gesteigert werden. Einer industriellen Verbreitung bei einer Steigerung der Bahngeschwindigkeit um den Faktor zehn sind Tür und Tor geöffnet, nicht nur im Bereich der Medizintechnik. Weitere Anwendungen in der Beleuchtungs- und Elektronikindustrie werden angestrebt. Die transnationale Entwicklungszusammenarbeit stellt dabei die Verbreitung der Ergebnisse und die Öffnung neuer Märkte sicher.

• microTEC Gesellschaft für Mikrotechnologie mbH