Konzeption und Herstellung von kunststoffbasierten Mikrotastern

Zunehmende Miniaturisierung für die Mikro- und Nanotechnik stellt immer höhere Anforderungen an die dimensionelle Messtechnik. Koordinatenmessgeräte (KMG) sind wesentlicher Bestandteil der Qualitätssicherung der Fertigungsprozesse, z. B. im Automobilbau, Maschinenbau oder in der Luft- und Raumfahrttechnik. Häufig handelt es sich bei KMGs um taktil arbeitende Messgeräte. Die zum Einsatz kommenden Taster ermöglichen eine kraft- oder auslenkungsgeregelte Positionserfassung. Die Taster zur Erfassung von Mikrostrukturen werden Mikrotaster genannt und bestehen aus einem Kraftsensor und einem meist vertikal ausgerichteten Taststift. Am Institut für Mikrotechnik der TU Braunschweig (IMT) wurde ein so genannter „Bosstaster“ – ein monolithischer dreidimensionaler Mikrotaster auf der Basis der Silizium-Technologie – entwickelt und gefertigt. Das bisherige Taststift-System zeichnet sich durch eine sehr hohen Fertigungsaufwand aus, da die Stifte einzeln im Funkenerodierverfahren gefertigt werden. Anschließend folgen zwei Fügeschritte: zum einen zum eigentlichen Tastelement (Rubinkugel Ø 300 μm), zum anderen zur Messmembran. Durch den Einsatz des Kunststoffverarbeitungsverfahrens Mikrospritzguss kann eine wirtschaftlichere Fertigung mit einer deutlichen Zunahme der Gestaltungsfreiheit der Taststifte realisiert werden. Neben der Materialentwicklung sowie der Charakterisierung liegt ein Fokus auf dem Werkzeugkonzept, welches eine präzise Fertigung ermöglicht. Ferner wird die Funktionsfähigkeit des Systems nachgewiesen.