neue technologien für innovative produkte institut für nanotechnische kunststoff-anwendungen prof....
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Neue Technologien für innovative Produkte
Institut für nanotechnische Kunststoff-Anwendungen
Prof. Dr. Clemens Holzer, [email protected], Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik, 5210 Windisch
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26.9.2008Neue Technologien für innovative Produkte Prof. Dr. Clemens Holzer, 2
• Überblick
• Technologie
• Anwendungen
• Zusammenfassung
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Höhepunkt der Nanotechnologie
Lange, R.F.M.
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Forschungsumfeld INKA
Institut für Kunststofftechnik
IKTInstitut für Produkt- und Produktionsengineering
IPPE
Labor für Mikro- undNanotechnologie
FHNW-HLSMuttenz
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Überblick
TechnologieErgebnisse
Anwendungen
Zusammenfassung
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CD / DVD / Nanoimprint
CD-DatenpitsDurchmesser 1 μm Tiefe 100 nm
NanopitsDurchmesser 150 nm Tiefe 70 nm
NanopitsDurchmesser 70 nm Tiefe 40 nm
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Prozess
Werkzeug-herstellung Spritzguss
SG-Teil mit Nanostruktur
Silizium
, N
ickel, Stahl,
Messing
Po
lyme
r
Prüfung
Simulation
Pro
zess-
Pa
ram
ete
r
HerstellungStruktur
Pro
zess-
Pa
ram
ete
r
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Siliziumwafer
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Kontaktwinkel
Flüssigkeit 1 Flüssigkeit 2
glatte Oberfläche 66° 70°
100 nm-Linien 120° 134°
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Neigungswinkel
Flüssigkeit 3
glatte Oberfläche >70°
100 nm-Linien 12°
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Komplett benetzende Struktur
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AFM-Kalibrierchip
Master-Struktur- SiO2
- geschrieben mit Elektronenstrahl- Positionsgenauigkeit: 2.5 nm- Gitter Periode: 120 - 400 nm- Tiefe: 60 nm
Abgeformte Struktur- PC - Standard CD - Prozess- CD Dimension: Ø 80 mm- 1500 Schüsse von einem Master- Prozesszeit: 10 s pro CD
Periode 200 nmPeriode 200 nm
Schuss Nr 137
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ÜberblickTechnologie
AnwendungenZusammenfassung
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Geprägte Strukturen 1
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Geprägte Strukturen 2
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High-Aspekt Säulen
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Produkt: Teil für Analytikgeräte
Ziel: Hydrophobierung der Innenfläche -> bessere Entleerbarkeit
Methode: Herstellen Struktur mittels Laser oder Ni-Master
Herstellen der Teile: Spritzguss
Ergebnis: Änderung der Oberflächeneigenschaften -
ohne Beschichtung und ohne Materialänderung
Beispiel 1Hydrophobe Innenstruktur
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Mikrostrukturierter Versuchs-Spritzgusskern
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Abformung Detail
Wittwer, B.
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Innenstruktur in PP
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Produkt: Analysegerät für Moleküle
Ziel: Ersatz der Silizium-Cantilever durch Kunststoff
Methode: Herstellen Form mittels Laser oder Lithographie
Herstellen der Teile: Spritzguss
Ergebnis: Erste Kunststoff-Cantilever, Funktion überprüft
Beispiel 2Cantilever aus Kunststoff
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Cantilever-Prinzip
Roderick Scheffler, digistudio scheffler, Berlin, (C) Copyright Concentris GmbH
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Simulation
Nedunkanal, S.
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gelaserte Form
• Wellenlänge: 355 nm
• Leistung: 7 W
• Spotdurchmesser: 10 μm
• Anzahl Schichten: 500
Nedunkanal, S.
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Ergebnis Spritzgussteil
Nedunkanal, S.
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Produkt: Nadeln für medizinische Anwendungen
Ziel: Herstellen von Nadelstrukturen im Mikrometerbereich aus Kunststoff
Methode: Abformen von Nadelstrukturen aus verschiedenen Mastern
Herstellen der Teile: Spritzguss
Ergebnis: Nadelstrukturen aus Kunststoff
Beispiel 3Nadelstrukturen
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Gefräste Nadel
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Nadelstruktur in Kunststoff aus Glasmaster
Baumgartner, J..
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Zusammenfassung
• Grosses Marktpotential
• Technologie steht zur Verfügung, muss jedoch entsprechend angepasst werden
• Vielversprechende Ergebnisse
• Vielfältige Anwendungen in der Medizintechnik, Biotechnologie, Lebensmitteltechnik, …
• Viele Produkte warten noch auf die Umsetzung
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
FHNWFHNW
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Literatur
• Baumgartner, J.: Mikronadel-Biochip, Bachelor-Thesis FHNW, 9 / 2008
• Lange, R.F.M.: Functional polymers at the beginning of the 21st century, Fachtagung Funktionale Polymere, SKZ Würzburg, 2006
• Nedunkanal, S.: Cantilever array chips aus Kunststoff, Bachelor-Thesis FHNW, 9 / 2008
• Wittwer, B.: Mikrostrukturieren eines Spritzgusskernes mit Laserengraving, Diplomarbeit FHNW, 11 / 2007