Kuchenbacken im Mikromaßstab - wissenschaft.de
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Technik+Digitales

Kuchenbacken im Mikromaßstab

Mit einer neuen Formtechnik können amerikanische Forscher mikroskopisch kleine Kunststoffbauteile in fast jeder beliebigen Form herstellen. Bislang war es nicht möglich, Kunststoffbrücken oder andere komplexe räumliche Strukturen beispielsweise auf Computerchips aufzubringen. Der Grund: Die Gießform umschließt normalerweise die Brücke komplett und lässt sich daher nicht ablösen. Mit trickreich hergestellten Gießformen gelingt dies den Materialforschern nun sogar in einem einzigen Prozessschritt. Damit ist das Verfahren für die Massenproduktion dreidimensionaler Mikrobauteile gut geeignet.

Einfache Kunststoffteile von der Handyschale bis zu mikroskopisch kleinen Elementen für Mikrochips formen Ingenieure bislang wie beim Kuchen- oder Plätzchenbacken: Sie füllen eine vorgegebene Backform mit Kunststoff aus und lassen diesen aushärten. Dann nehmen sie die Form vom fertigen Produkt ab. Komplizierte Strukturen von der Art einer Brücke, eines Tisches oder etwa des Buchstabens „O“ lassen sich so aber nicht herstellen, da die Gießform die Elemente ganz umschließt. Die nur zehn bis zwanzig tausendstel Millimeter großen Bauteile ließen sich nicht herausnehmen, ohne die Gießform zu zerstören.

Die Forscher um John Fourkas von der Universität Maryland in College Park umgehen dieses Problem, indem sie in das ursprüngliche Musterbauteil feine Membranen mit Dicken von einem halben tausendstel Millimeter einspannen. Davon stellen sie eine Gießform aus dem gummiartigen Kunststoff PDMS her. Da die Membranen ein vollständiges Umschließen des Bauteils verhindern, lässt sich die Form leicht ablösen. Die Forscher erhalten eine Gießform für das Musterbauteil, in der allerdings die Membranen kleine Lücken hinterlassen. Durch leichtes Zusammendrücken der Form schließen sich diese Lücken. Dann füllen die Forscher das gewünschte Material hinein und öffnen die Form nach dem Aushärten an den Nahtstellen.

In bisherigen Verfahren mussten komplexe dreidimensionale Kunststoffstrukturen in vielen Prozessschritten Schicht für Schicht aufgebaut werden. Mit der neuen Technik gelingt dies in einem Schritt und macht diese interessant für die Massenproduktion.

John Fourkas ( Universität von Maryland, College Park) et al.: PNAS, Online-Vorabveröffentlichung, doi: 10.1073/pnas.0603247103 ddp/wissenschaft.de ? Martin Schäfer
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