Demonstrator Silizium-Mikropumpe
Bis 2009 arbeitete ich knapp zwei Jahre lang als Werkstudent am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in München. Mittlerweile ist der Institutsteil in der Fraunhofer-Einrichtung für Modulare Festkörper-Technologien (EMFT) aufgegangen. Geforscht wurde damals unter anderem an Mikropumpen mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten z.B. in der Medizintechnik.
Eine meiner Aufgaben war der Bau und die Inbetriebnahme von Demonstratoren. Diese sollten effektvoll Funktionsweise und Leistungsfähigkeit der Pumpen zeigen. Vorgesehen waren die Demonstratoren als Ausstellungsstück für Messen, Tagungen und Kundengespräche. Der erste Aufbau war bereits vorhanden, jedoch ohne Funktion. Zwei Silizium-Mikropumpen waren hier in einen Acrylglas-Block eingebaut und sollten Wasser im Kreis pumpen. Die beiden Kanäle waren auf der Oberseite in Form des Institutslogos eingefräst. Ich begann zunächst mit der Reinigung des Demonstrators, da die Pumpen aufgrund ihrer Größe von ca. 1 cm² und den miniaturgroßen Ventilklappen auf saubere Bedingungen angewiesen sind. Um die zwei eingefräßten Kanäle abzudichten, griff ich auf eine stabile blaue Folie (vergleichbar mit Frischhaltefolie, nur dicker) aus dem Labor zurück, die ich auf die Oberfläche des Demonstrators klebte. Dann tauschte ich die Beleuchtung auf UV-LED’s um und besorgte UV-aktiven Wasserzusatz. Durch den Zusatz konnte die Bewegung des gefärbten Wassers und den zwischenliegenden Luftblasen sichtbar gemacht werden. Bis zur vollen Funktionsfähigkeit waren zwar mehrere Iterationen notwendig, da Schwierigkeiten auftraten. Beispielsweise löste sich die Folie an manchen Stellen wieder ab. Nach einigen Verbesserungen lief der Demonstrator jedoch sehr gut und erhielt sein eigenes Köfferchen. Schließlich wurde er noch mit Batterien, Schalter und Elektronik ausgestattet, um ihn überall vorführen zu können.
Demonstrator Hochleistungspumpe
Da die Reaktionen auf das fertige System positiv ausfielen, durfte ich für ein weiteres Pumpen-Projekt ebenfalls einen Demonstrator bauen – diesmal von Grund auf neu. Die Pumpe war aus Metallblech gefertigt und wurde gleichermaßen, wie die Silizium-Pumpe, über einen Piezo-Aktor angetrieben. Die Metall-Ausführung war jedoch deutlich größer und konnte einen erheblich größeren Gegendruck aufbauen. Ich nutzte dies aus und entwarf einen recht langen Kanal aus einem Silikonschlauch, der um ein Acrylglas-Rohr gewickelt wurde. In das Rohr installierte ich UV-Kaltlichtkathoden aus dem Moddingbereich. Die Pumpe wurde prominent auf der Spitze platziert und der UV-Effekt erwieß sich auch hier wieder als sehr toll anzusehen.
Das Video auf der rechten Seite vermittelt einen ersten Eindruck; in der Realität trat der Effekt noch deutlicher zu Tage. Es lässt sich dort außerdem erkennen, dass die Pumpgeschwindigkeit ständig wechselt. Dies liegt nicht am Video, sondern an der Tatsache, dass immer abwechselnd Luft und Wasser gepumpt wurden. Durch die unterschiedlichen Eigenschaften der Medien, bezüglich Viskosität und Kompressibilität, resultierten verschiedene Förderraten.
Die ganze Arbeit hat mir sehr viel Spaß gemacht, da ich mich mit unterschiedlichen Themen beschäftigen konnte, gute Unterstützung erhielt und auch so einiges lernte!