Mikrosystemtechnik: maximale Innovationskraft auf minimalem Raum

Kaum eine technische Innovation kommt heute noch ohne Mikrosystemtechnologie aus. Dieser Teilbereich der Mikrotechnik beschäftigt sich mit der Entwicklung, Produktion und Anwendung miniaturisierter Systeme. Ihre zentralen Komponenten sind winzige Mikrobauteile, die tausendmal feiner sind als ein menschliches Haar, aber riesiges Innovationspotenzial bieten.

Das Besondere an der Mikrosystemtechnik ist zum einen ihre Größe, denn die Bauteile sind zwischen 0,1 und 1000 Mikrometern groß (ein Mikrometer = ein tausendstel Millimeter). Zum anderen bringt sie die unterschiedlichsten Materialien, Technologien und Funktionen auf einer winzigen Fläche zusammen – zum Beispiel als Herzschrittmacher, Gurtstraffer oder Airbag-Auslöser. Jede technische Neuerung enthält heute ein Bauteil der Mikrosystemtechnologie.

Viel Hilfe auf kleinstem Raum

Mikrosystemtechnik wird in der Umweltanalytik, Medizintechnik, Biotechnologie, Optoelektronik, Automobiltechnik und Kommunikationstechnik eingesetzt. Mikrostrukturen erlauben die Realisierung ultrakleiner Aktoren, Sensoren und Analysesysteme. Kombiniert mit Elektronik entstehen daraus intelligente Mikrosysteme, die sich selbst steuern, antreiben und vernetzen. Als technische Grundlage für unsere moderne Lebensweise ist die Mikrosystemtechnik daher nicht mehr wegzudenken. Und auch wenn es darum geht, die Energieeffizienz von Produkten zu verbessern oder in Zukunft Lösungen für den Klima- und Umweltschutz zu entwickeln, sind Forscher auf leistungsstarke Mikrosystemtechnik angewiesen.

Sensoren und Aktoren der Mikrosystemtechnologie sind die Schnittstelle zur digitalen Welt. Durch sie können die Geräte Daten verarbeiten. Neben den klassischen „Computerchips“ finden sich Mikro- und Nanostrukturen in elektronischen Bauelementen und Sensorbausteinen an vielen verschiedenen Orten: Ein Automobil löst dank ihnen den Airbag aus, Smart-Home-Technologien basieren auf Mikrosystemen und auch in der Alltagselektronik lassen sich Mikrosysteme in Smartphones, Tablets oder Touchscreens finden: Mikrosystemtechnik macht unser Leben also gesünder, sicherer, komfortabler und nicht zuletzt leichter.

Innovative Mini-Labore

Miniaturisierte Systeme bilden die Basis für Neuentwicklungen. Das Innovationspotenzial der Mikrosystemtechnik ist daher enorm und reicht von intelligenter Kleidung bis zum autonomen Fahren. Weil sie so vielfältig einsetzbar ist, wird sie von naturwissenschaftlichen Grundlagenfächern genauso wie von zahlreichen Ingenieurdisziplinen stetig weiterentwickelt.

Ein wichtiges Projekt in der Mikrosystemtechnologie ist das „Lab on a Chip“: Dies ist ein Mikrochip, der Blutstropfen analysiert und auf bestimmte Biomarker untersucht. Er ist dabei ähnlich einfach in der Anwendung wie ein Schwangerschaftstest, nur kann er mehrere hundert Biomarker gleichzeitig erkennen. Dadurch werden die Bluttests der Zukunft schneller, einfacher und billiger. Ein „Lab on a Chip“ kann aber nur entstehen, wenn Forscher die Leistungsfähigkeit eines Chips so erhöhen, dass die Sensoren die verschiedenen Biomarker erfassen können.