Mikrosystemtechnik
Zahlen, Daten und Hintergründe der intelligenten Querschnittstechnologie
In Mikrosystemen sind winzige technische Bauelemente unterschiedlicher Funktionalität auf engstem Raum miteinander verknüpft. So kann man z.B. mikroelektronische, -optische, -mechanische oder fluidische Komponenten mit Dimensionen im Mikrometer-Bereich kombinieren und auf diese Weise ein komplexes System schaffen, das in seiner Funktion mehr ist als die Summe seiner Teile.
Die besonderen Vorzüge solcher Mikrosysteme sind ihre geringe Größe, ihr geringer Energie und Ressourcenverbrauch und vor allem ihre "intelligenten" Aktionen. Sie bestehen z.B. aus Mikrosensoren zur Detektion physikalischer, chemischer oder biologischer Größen und ausführenden "Organen" (Aktoren wie z.B: Schalter, Ventile, Mikropumpen), die durch mikroelektronische Schaltungen und "Rechnerintelligenz" miteinander verknüpft sind.
Ähnlich einem Organismus nehmen die Sensoren (Sinnesorgane) die Reize auf. Die mikroelektronische Informationsverarbeitung ist vergleichbar mit Nerven und Gehirn, wo Entscheidungen über die Reaktion getroffen werden. Die Ausführung erfolgt dann durch die Aktoren, im Organismus mit den agierenden Organen vergleichbar. Durch diese Komplexität in Verbindung mit den genannten Vorzügen erschließen Mikrosysteme völlig neue Anwendungsfelder (z.B. in der Medizintechnik), oder sie führen bei der Integration in konventionelle Produkte zu einem Qualitätssprung.
Wegbereiter der Mikrosystemtechnik war die Mikroelektronik. Durch die Entwicklung der Halbleitertechnologie auf dem Basismaterial Silizium entstanden immer leistungsfähigere Chips, auf denen eine Vielzahl elektronischer Schaltungen und Speicher integriert sind. Die Technologien zur Fertigung mikroelektronischer Komponenten und das Silizium sind auch die Ausgangsbasis für die Realisierung vieler Mikrosysteme. Allerdings sind inzwischen zahlreiche neue Strukturierungstechnologien hinzugekommen und die Materialbasis hat sich wesentlich erweitert (z.B: Gläser, Keramiken, Kunststoffe).
Die Herstellung komplexer Mikrosysteme aus Sensoren Aktoren und Elektronik, u.U. integriert auf einem einzigen Chip, erfordert großes technologisches Know-how, modernes Equipment und entsprechende Arbeitsbedingungen (z.B. in Reinsträumen) für die Fertigung und damit hohe Investitionen. Auch deshalb ist die Kooperation von Firmen und Forschungsinstituten in der Mikrosystemtechnik ein wichtiger Erfolgsfaktor.
Angesichts der Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten wird deutlich, dass Mikrosystemtechnik nicht isoliert betrachtet werden kann; sie ist eine Querschnittstechnologie, derer sich heute nahezu alle Branchen und Anwendermärkte bedienen.
Job-Motor mit hohem Wachstumspotenzial
Rund 680.000 Arbeitsplätze in Deutschland sind nach Angaben des Bundesforschungsministeriums direkt mit der Mikrosystemtechnik verbunden. Deutschland erzielte im Jahr 2000 mit Mikrosystemen einen Umsatz von 4,2 Mrd. $. Nach Schätzungen des europäischen Netzwerks der Mikrosystemtechnik NEXUS liegen die weltweiten Wachstumsraten um 20 Prozent pro Jahr und das Marktvolumen bei 60 - 70 Milliarden Euro in 2005.
Das BMBF fördert diese für viele Produktentwicklungen relevante Querschnittstechnologie seit 1990. Für 2004 bis 2009 stehen 260 Mio. Euro zur Verfügung. Die wichtigsten zukünftigen Herausforderungen sieht der Projektträger des Förderprogramms, das VDI/VDE Technologiezentrum in Teltow, in der noch stärkeren Vernetzung der Unternehmen untereinander und in der Entwicklung von Standards - Aufgaben, die auch im mst-Netzwerk Rhein-Main einen hohen Stellenwert haben. Als Zukunftsfelder mit hohem Marktpotential gelten die Systemintegration, mikrosystemtechnische Lösungen für Biotechnologie und Life Science, Mikrofluidic und Mikrooptoelektronik.
