Forschungsfeld Magnetische 6D-Direktantriebe mit Nanometer-Präzision
Die fortschreitende Miniaturisierung technischer Produkte führt in vielen Industriebereichen zu einem wachsenden Bedarf an Präzisionsmaschinen, mit denen kleinste Strukturen und Objekte hochgenau vermessen und bearbeitet werden können. Viele solcher Objekte besitzen räumliche Ausdehnungen im Millimeter- bis Zentimeterbereich, während Oberflächenmerkmale und Funktionselemente nur wenige Mikro- oder Nanometer groß sind und im Produktionsablauf bis auf weniger als einen Nanometer genau positioniert werden müssen.
Um die Fertigung makroskopischer High-Tech-Produkte mit mikroskopischer Präzision zu ermöglichen, forschen wir an wissenschaftlichen Grundlagen und technischen Lösungen zur Realisierung von Nanopositioniersystemen für große Bewegungsbereiche. Mit unseren hochdynamischen Mehrkoordinaten-Direktantriebssystemen können Objekte in Arbeitsbereichen von mehreren hundert Millimetern in kürzester Zeit mit Nanometer-Präzision positioniert werden. Unsere Lösungen eignen sich für den Einsatz im Vakuum, in Reinräumen und an Orten mit besonderen Anforderungen hinsichtlich thermischer Isolation und Entkopplung von Vibrationen.
Kontakt
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Dr.-Ing. Ludwig Herzog
Leiter Mechatronik
ludwig.herzog(at)imms.de+49 (0) 3677 874 93 60
Dr. Ludwig Herzog gibt Ihnen Auskunft zu unserer Forschung an magnetischen 6D-Direktantrieben mit nm-Präzision für die nm-Vermessung und -Strukturierung von Objekten. Er unterstützt Sie mit Dienstleistungen für die Entwicklung mechatronischer Systeme, für Simulation, Design und Test von MEMS sowie für Finite-Elemente-Modellierung und Simulation.
Zugehörige Inhalte
Projekt
NFM-100
Für die Grundlagenforschung zur Nanomesstechnik und Nanofabrikation der TU Ilmenau wurde mit der Nanofabrikationsmaschine NFM-100 ein System realisiert, welches zum einen die Abtastung von Oberflächen (AFM) und zum anderen die Bearbeitung mittels Feldemissions-Rastersondenlithographie erstmalig in einem xy-Verfahrbereich von Ø100 mm möglich macht.
Projekt
K4PNP+Z
Das IMMS entwickelt Aktoren, um Objekte in Ebenen bis 200 mm Durchmesser mit 25 mm Vertikalhub nanometergenau zu positionieren.
Projekt
INPOS
Neuartiger integrierter 6DOF-Direktantrieb bewegt großflächige Objekte mit geringer vertikaler Ausdehnung nanometergenau im Raum.
Projekt
PTB
Das IMMS hat für die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ein hochpräzises Positioniersystem für Maßstäbe der nächsten Mikroelektronik-Generation entwickelt.
Referenz
Dr. Denis Dontsov, SIOS Meßtechnik GmbH
„Mit dem Ergebnis sind wir äußerst zufrieden: Die erreichten Positionierresultate zeigen ein hohes Potential für unsere künftigen kundenspezifischen Problemstellungen und auch für neuartige Nanopositioniersysteme von SIOS mit deutlich vergrößertem Messbereich.“
Referenz
Prof. Dr. Thomas Arnold, Leibniz IOM
„Mit dem entstandenen Demonstratorgerät sind wir äußerst zufrieden. Dazu hat neben der ausgewiesenen Kompetenz für Antriebstechnik und Erfahrung mit Entwicklungsdienstleistungen für Forschungsinstitute die professionelle, zielgerichtete und konstruktive Herangehensweise des IMMS beigetragen.“
Referenz
Michael Muth, AeroLas
„Wir schätzen die Zusammenarbeit mit dem IMMS bereits seit vielen Jahren. Die Ergebnisse des Projektes bilden für AeroLas die Basis für künftige kundenspezifische Produktdesigns. IMMS ist aufgrund seiner hervorragenden Expertise im Bereich der magnetischen Antriebstechnologie für uns ein wichtiger Partner für weitere Entwicklungen.“
Referenz
Steffen Arnold, Physik Instrumente
„In der Kooperation mit dem Institut sind unsere Entwickler in ein Gebiet der magnetisch geführten Antriebstechnologie vorgedrungen, das Perspektiven eröffnet, Objekte mit bislang unerreichter Führungsgenauigkeit planar bzw. in 6D zu bewegen.“
Operation and performance evaluation of vertical nanopositioners for 10 mm stroke in a 3D lift and tilt test setup
Steffen Hesse1. Michael Katzschmann1. Alex S. Huaman1. Stephan Gorges1. Eberhard Manske2.euspen – Special Interest Group Meeting: Precision Motion Systems & Control, 15th – 16th November 2022, s-Hertogenbosch, The Netherlands, NL
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany. 2Institut für Prozessmess- und Sensortechnik, Technische Universität Ilmenau, Ilmenau, Germany.Robust Tracking Control with L1 Adaptive Augmentation for a Long Stroke Vertical Nanopositioning System: Part II
Alex S. Huaman1. Johann Reger2.2022 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA), 2022, pp. 621-627, DOI: doi.org/10.1109/CCTA49430.2022.9965993, 22 - 25 August, 2022, Trieste, Italy
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany. 2Control Engineering Group, Technische Universität Ilmenau, P.O. Box 10-05-65, D-98684, Ilmenau, Germany.Robust Tracking Control with L1 Adaptive Augmentation for a Long-Stroke Vertical Nanopositioning System: Part I
Alex S. Huaman1. Johann Reger2.2022 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA), 2022, pp. 614-620, DOI: doi.org/10.1109/CCTA49430.2022.9966103, 22 - 25 August, 2022, Trieste, Italy
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany. 2Control Engineering Group, Technische Universität Ilmenau, P.O. Box 10-05-65, D-98684, Ilmenau, Germany.Measurement Precision of a Planar Nanopositioning Machine with a Range of Motion of Ø100 mm
Jaqueline Stauffenberg1. Ingo Ortlepp1. Johannes Belkner1. Denis Dontsov2. Enrico Langlotz2. Steffen Hesse3. Ivo Rangelow4. Eberhard Manske1.Applied Sciences. 2022; 12(15):7843. DOI: doi.org/10.3390/app12157843
1Production and Precision Measurement Technology Group, Institute of Process Measurement and Sensor Technology, Technische Universität Ilmenau, Gustav-Kirchhoff-Straße 1, 98693 Ilmenau, Germany. 2SIOS Meßtechnik GmbH, Am Vogelherd 46, 98693 Ilmenau, Germany. 3IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany. 4nano analytik GmbH, Ehrenbergstraße 1, 98693 Ilmenau, Germany.
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Entwicklung mechatronischer Systeme
Wir entwickeln Aktorsysteme, Steuerungen und Regelungen als eingebettete Lösungen nach Kundenspezifikation mit höchsten Anforderungen an Präzision, Dynamik, verfügbaren Bauraum, Performance und Effizienz.
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FE-Modellierung und Simulation
Wir unterstützen Sie in der Konzept- und Entwicklungsphase neuer Produkte mit Berechnungen und Simulationen, um Entwicklungszeiten zu verkürzen und Produktparameter zu verbessern, wie Gewichts- & Materialeinsparung oder Minimierung der Eigenschwingungen.
Leitanwendung
nm-Vermessung und -Strukturierung von Objekten
Um beispielsweise die immer höhere Komplexität integrierter Systeme auf immer kleineren Halbleiterflächen fertigen zu können, forschen wir an immer präziseren Antrieben zur Nanometer-Vermessung und -Strukturierung von Objekten.