Mikrostrukturierungsanlage
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Femtosekunden-Laser-Mikrostrukturierungsanlage ist ein zentrales Großgerät für die Herstellung von mikrotechnischen Bauteilen und Systemen und wird in nahezu allen am IMT bearbeiteten Forschungsprojekten intensiv genutzt. Im Folgenden wird ein Teil dieser Projekte kurz dargestellt. SAN – Sensorpatch zur Atmungsüberwachung bei Neugeborenen: Im SAN-Projekt (gefördert durch ZIM-AiF) wird flexible Sensorik basierend auf Polyimid-Folien sowohl mittels fs-Laser-Ablation schädigungsfrei und präzise ausgeschnitten als auch die Anlage genutzt, um diese Sensorfolien von ihren transparenten Trägersubstraten durch Ablation durch das Trägersubstrat laserinduziert abzulösen. Inertial Focusing for Continuous Nanoparticles Separation: In diesem DAAD-Projekt werden mikrofluidische Systeme zur Sortierung/Trennung von gelösten Nanopartikeln entwickelt. Durch die flexible Programmierung der Anlage konnten diese Spiral-förmigen Strukturen parametrisiert gefertigt werden. Parametervariation wie z.B. ein Veränderung der Kanaltiefe und des Profils in kürzester Zeit realisiert werden. Von der Muskelfaser zum Gewebe: Zur Untersuchung von menschlichen Muskelfasern werden in diesem DFG-geförderten Projekt mittels des fs-Lasers Proben aus porciner Oberschenkel-Muskulatur gefertigt, die mittels am IMT gefertigter Mikrogreifer mit integrierter Kraftsensorik mechanisch charakterisiert werden. Die Aktorelemente der Greifer werden ebenfalls mit Laserablation aus Formgedächtnis-Legierungs-Folien hergestellt. 3D-Sense: In diesem durch die DFG geförderten Projekt werden durch selektive Ablation von Sensormaterial auf polymeren 3D-Freiformflächen Dünnfilm-Sensoren für die Anwendung in mechatronischen Systemen gefertigt. 3D-MiTiK - "Dreiachsiger Mikrotaster mit isotropen mechanischen Eigenschaften zum Transfer in die industrielle Mikro-Koordinatenmesstechnik ": Zur Entwicklung von Hybrid-gefertigten Mikrotastern wurden im Rahmen dieses durch die DFG geförderten Projektes mit dem Forschungsgroßgerät filigrane Federelemente aus Metallfolien mittels fs-Laser-Ablation spannungsarm strukturiert. Papierbasierte Low-Cost-Sensorik – Von der Mikroproduktion bis zur Evalution: In diesem IGF-Projekt werden quantifizierbare, multiparametrische Lateral-Flow-Schnelltests basierend auf laser-strukturierten Nitrocellulose-Membranen entwickelt und gefertigt sowie die Detektionschemikalien mittels eines laser-basierten Druckverfahrens mit derselben Laseranlage auf die Membran gedruckt und immobilisiert. Processing of Poorly Soluable Drugs at Small Scale: In diesem durch das Niedersächsische MWK finanzierten Promotionsprogramms wird im Teilprojekt „Precipitation in micro systems“ untersucht, wie geeignete mikrofluidische Systeme entwickelt und hergestellt werden, in denen die Keimbildung und das Wachstum von Lipidnanopartikeln präzise gesteuert werden können. In einem weiteren Teilprojekt werden Systeme gefertigt, die eine Bauchspeichel Drüse simulieren sollen, um so die Wirksamkeit von Medikamenten zu untersuchen (Pancreas on a chip). Mikrofluidische Systeme werden in Glassubstraten durch Mikrofabrikation eines Femtosekunden-Lasers realisiert, welches dreidimensionale Kanalstrukturen und verschiedene Kanalquerschnitte ermöglicht. Im Großteil der verbleibenden Projekte wird die Laseranlage zur Strukturierung oder Unterstützung der photolithographischen Strukturierung von Mikrosystemen in Glassubstraten eingesetzt, insbesondere zur Fertigung von Strukturen mit hohen Aspektverhältnissen wie z.B. fluidischen Durchkontaktierungen zwischen verschiedenen Ebenen von mikrofluidischen Systemen oder der Peripherie.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2015). Laser Induced Forward Transfer als innovatives Direct-Write Verfahren zur Herstellung leitfähiger Strukturen. MikroSystemTechnik 2015
Hecht, L., Rager, K., & Dietzel, A.
- (2015). Micromechanical systems for the mechanical characterization of muscle tissue. In Procedia Engineering (Vol. 120)
Garcés-Schröder, M., Metz, D., Leester-Schädel, M., & Dietzel, A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.715) - (2016). Femtosecond-laser-structured nitrocellulose membranes for multi-parameter Point-of-Care tests. Microelectronic Engineering, 158, 52–58
Hecht, L., van Rossum, D., & Dietzel, A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.mee.2016.03.020) - (2016). Skin attachable flexible sensor array for respiratory monitoring. Sensors and Actuators, A: Physical, 250
Koch, E., & Dietzel, A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.sna.2016.09.020) - (2016). Surface-Passive Pressure Sensor by Femtosecond Laser Glass Structuring for Flip- Chip-in-Foil Integration. Journal of Microelectromechanical Systems, 25(3)
Schwerter, M., Gräbner, D., Hecht, L., Vierheller, A., Leester-Schädel, M., & Dietzel, A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/JMEMS.2016.2539202) - (2017). A 3D microfluidic perfusion system made from glass for multiparametric analysis of stimulussecretioncoupling in pancreatic islets. Biomedical Microdevices, 19(3)
Schulze, T., Mattern, K., Früh, E., Hecht, L., Rustenbeck, I., & Dietzel, A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10544-017-0186-z)
