Nano-Electrostatic Drive Valve And Micropump (NED-VAMP)

Name:
"Nano-Electrostatic Drive Valve And Micropump"
Aktive fluidische Mikrobauelemente (Mikropumpe und Mikroventile) mit einem Aktor basierend auf dem NED-Prinzip

Finanzierung:
Dieses Projekt wird finanziell unterstützt durch den Fond für regionale Entwicklung der Europäischen Union (EFRE).

Motivation:
Fluidische Systeme sind ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklung komplexer Systeme. Verschiedene Bereiche der Industrie wie Biotechnologie, Pharmazie oder Automatisierung erfordern miniaturisierte Komponenten, die einfache fluidische Vorgänge (Strömungs-Generierung oder -Regulation) ermöglichen, um bestimmten Prozessanforderungen zu genügen. Dabei weisen die fluidischen Vorgänge eine kurze Reaktionszeit, eine hohe Präzision, einen minimalen Platzbedarf und einen niedrigen Energieverbrauch auf. Das Projekt NED-VAMP wird fluidische Komponenten erzeugen, die die zuvor genannten Anforderungen erfüllen und die neue Paradigma für die Industrie ermöglichen.

Ansatz:
Die fluidischen Systeme basieren auf einer neuen Technologie, die vom Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelt und patentiert wurde. Der MEMS-Aktor, basierend auf der Erzeugung elektrostatischer Kräfte, kann unter elektrischer Spannung seine Form von gerade bis zylindrisch gekrümmt ändern. Die Integration dieser Aktoren als aktive Wände in geschlossenen Hohlräumen ermöglicht eine effiziente Wirkung auf die Flüssigkeit. Durch den Ansatz werden neue Möglichkeiten in Bezug auf Aktuierungsformen, auf die Integration und auf die Gestaltung der Komponenten geschaffen.

Details:
Die 2.5D Komponenten basieren auf dem einfachen elektrostatischen Prinzip und werden mikrotechnologisch mikromechanisch ausgehend von der Oberfläche in die Tiefe des Siliziumsubstrats hergestellt.
Sowohl die hergestellten Aktoren als auch die aktive fluidische Schicht können präzise angepasst und optimiert werden, um die beste Übertragung der mechanischen Bewegungen auf das Fluid zu erreichen. Die Komponenten, die auf einer solchen Technologie basieren, werden diese ingenieurtechnischen Herausforderungen nutzen und komplexere und leistungsfähigere Strukturen ermöglichen.

Ziel:
Das Hauptziel von NED-VAMP ist die Validierung des Konzeptes der fluidischen Komponenten durch die Verwendung von NED-Aktoren als Antrieb. Um dies zu erreichen, werden MEMS-Teststrukturen, die sowohl einen Fluss erzeugen (Mikropumpe) als auch regulieren (Mikroventil), entworfen und hergestellt. Im nächsten Schritt werden diese Komponenten unter variierendem Druck getestet, um ihr Strömungsverhalten zu bewerten. Die Kombination von Komponenten (mehrere parallel arbeitende Mikropumpen, kombiniert mit Ventilen) wird auch zur Realisierung komplexer Arbeitsabläufe (Multiphasen, Konzentrationsgradienten, Tropfenspender) eingesetzt, um die Komponenten unter realen Bedingungen zu bewerten.

Projektdauer: 01.10.2016 - 31.01.2019

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