Evaluationskit als Versuchssetup von miniaturisierten kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern (CMUTS) beim Kunden.

Bild: Fraunhofer IPMS

Sensorik und Aktorik Neueste Trends der Mikrosystemtechnik

11.11.2021

Zukunftsweisende Schlüsseltechnologien der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik (MST) wurden vom 8. bis 10. November 2021 auf der nationalen Fachkonferenz, dem MST-Kongress, in Ludwigsburg vorgestellt. Das IPMS war am Gemeinschaftsstand der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) vertreten.

Dezentrale Arbeitsprozesse, die Weiterentwicklung des Internets der Dinge (Internet of Things), Industrie 4.0 und Künstliche Intelligenz (KI) stellen die Digitalisierung vor neue Herausforderungen. Hier bieten neuartige Entwicklungen in der Mikrosystemtechnik, vor allem in der Sensorik und Aktorik, neue Lösungswege.

Das Fraunhofer IPMS hat diesbezüglich auf dem MST-Kongress vom 8. bis 10. November 2021 in Ludwigsburg neueste Technologie-Entwicklungen vorgestellt. Im Bereich der intelligenten Sensorik präsentierte das Institut miniaturisierte Sensorstrukturen, beispielsweise kapazitive mikromechanischen Ultraschallwandlern (CMUT), welche zur zerstörungsfreien Prüfung eingesetzt werden können.

CMUTs gut geschützt und individuell anpassbar

„Am Fraunhofer IPMS ist bereits eine umfangreiche Bandbreite von CMUT-Sensoren verfügbar“, erläutert Dr. Sandro Koch, Gruppenleiter Ultrasonic Components am Fraunhofer IPMS. „Die Integration der Vorverstärkerelektronik in das Prüfkopfgehäuse schützt die sensitiven CMUTs gegen Störungen im Anwendungsfall. Elektrische Anpassschaltungen erlauben außerdem den Betrieb der CMUT-Arrays an handelsüblichen Phased-Array-Ultraschallprüfgeräten. Die akustischen Eigenschaften der CMUTs können zudem an kundenspezifische Anforderungen angepasst werden“, fährt Koch fort. Für Interessierte bietet das Institut Evaluationskits an, mit denen die Technologie direkt in der Anwendung getestet werden kann.

Im Bereich der optischen Sensorik stellt das Fraunhofer IPMS in einem Vortrag mikroelektromechanische (MEMS)-Spiegel für die Umgebungssensorik vor. Die robusten und miniaturisierten Bauelemente sind Herzstücke von Solid-State-LiDAR-Systemen für das sichere autonome Fahren. In einem weiteren Vortrag erklärt Peter Dürr die neuesten Entwicklungen des Fraunhofer IPMS zur realitätsnahen Holographie mittels kleinster Flächenlichtmodulatoren.

Einsatz in Medizintechnik

Auch die Medizintechnik profitiert maßgeblich von den Fortschritten in der Mikrosystemtechnik durch die Entwicklung neuer Lösungen in der Diagnostik, Point of Care und bei Implantaten. Dr. Michael Scholles, Leiter des Fraunhofer-Projektzentrums für Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin (MEOS) und Mitarbeiter des Fraunhofer IPMS stellt diesbezüglich ein Sensorsystem zur Erkennung schwerer Verläufe von Infektionskrankheiten am Beispiel COVID-19 vor.

„Neben schweren Symptomen verursacht das SARS-CoV2-Virus auch initial milde Verläufe, die sich akut verschlechtern können. Eine durchgängige Überwachung des Zustands gibt es aber bisher nur auf Intensivstationen (ITS). Außerhalb der ITS werden plötzliche Zustandsverschlechterungen oft erst zeitverzögert erkannt und Betroffene zu spät adäquat behandelt“, so Scholles. „Mittels des gemeinsam mit acht weiteren Fraunhofer-Instituten im Rahmen des Projekts M3Infekt konzipierten Sensorsystems können Patientinnen und Patienten in einer für sie förderlichen Umgebung bleiben und müssen nur bei plötzlicher Verschlechterung ihres Zustands hospitalisiert werden“, erläutert Scholles weiter.

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