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.
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Ich war hauptsächlich im Bereich der Untersuchung von Silizium-Mikropumpen beschäftigt. Diese Pumpe sind außergewöhnlich, da mit ihnen kleinste Mengen von Gasen oder Flüssigkeiten gefördert werden können, was vor allem für die Bio-, Medizin- und Pharmabranche interessant ist. Vom Prinzip her handelt es sich um konventionelle Membranpumpen, nur eben im Miniaturmaßstab. Bei einer Membranpumpe wird das Medium nicht wie in einer Kreiselpumpe durch ein rotierendes Laufrad, sondern durch die Auf- und Abbewegung einer Membran – im Zusammenspiel mit zwei Ventilen – bewegt. Zur Veranschaulichung ist die Funktionsweise mit ihren zwei Schritten in der nebenstehenden Abbildung skizziert.
