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In Asien heißen sie Mikromaschinen, in Europa Mikrosysteme und in den USA spricht man von mikroelektromechanischen Systemen oder einfach MEMS. Gemeint sind in jedem Fall mikroskopisch kleine Geräte, die elektrische und mechanische Informationen verarbeiten können. Einzelne Komponenten eines MEMS sind zwischen einem und 100 Mikrometer lang, das gesamte System höchstens ein Millimeter.

Es besteht in der Regel aus einer Zentraleinheit, die Daten verarbeitet (= der Mikroprozessor) und einer oder mehreren Komponenten, die mit der Umgebung interagieren. Da überwiegend Halbleiterelektronik zum Einsatz kommt, ist Silizium (englischer Name: Silicon) das hauptsächlich verwendete Material. MEMS haben viele Vorteile. Sie haben aufgrund ihrer geringen Größe einen niedrigen Energiebedarf und niedrigen Preis. Gleichzeitig sind sie robust, langlebig und durch einen stark genormten Herstellungsprozess von konstanter Qualität.

MEMS in Laptops und Tintenstrahldruckern

Mikrosysteme kommen überall zum Einsatz, wo mit Sensoren und Aktoren gearbeitet wird. Besonders verbreitet sind Beschleunigungs- und Drehsensoren, die etwa die Auslösung eines Airbags steuern. Auch das Herunterfallen eines Laptops wird so festgestellt und dabei der sogenannte Head-Crash verhindert. Das ist die direkte Berührung der Oberfläche einer Magnetscheibe einer Festplatte durch den Lese-/Schreibkopf, was zu physischen Schäden und Datenverlust führen kann. Mittlerweile enthält praktisch jedes Gerät, das der Computertechnologie zuzuordnen ist, eine Reihe von MEMS.

Ein fast schon klassisches Anwendungsbeispiel findet sich im Druckkopf eines Tintenstrahldruckers. Aus der Patrone wird die Tinte in hauchdünne Kanäle aus Silizium geleitet. Diese werden elektrisch oder thermisch so aktiviert, dass die Tintentröpfchen genau an der richtigen Stelle in der richtigen Dosierung auf das Papier gelangen. Bereits Ende der achtziger Jahre kamen die ersten Tintenstrahldrucker mit dieser Technologie auf den Markt.

Durch den Trend zur Miniaturisierung und die Vernetzung aller Arten von Geräten im Internet of Things wird die Nachfrage nach MEMS in den kommenden Jahren erheblich ansteigen. Wegen der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten – von der Medizintechnik über Mobilität bis zu jeder Form von Unterhaltungselektronik – ist es schwierig, eine exakte Prognose abzugeben. Dementsprechend weit auseinander liegen die Vorhersagen. Die meisten Experten sind allerdings der Meinung, dass ein Jahresumsatz von mindestens 20 Milliarden US-Dollar bis zum Jahr 2020 erreicht werden dürfte.

Bild ganz oben: Größenvergleich von MEMS (links) und Milbe (rechts). Foto: Sandia National Laboratories, SUMMiT™ Technologies, www.sandia.gov/mstc