Aktoren

Am Institut MNT wurden bereits verschiedenste Aktoren realisiert. Dazu zählen Aktoren zum Greifen kleiner Objekte, Aktoren zum Schalten von Gasströmen und Aktoren zur Modulation von elektrischen Signalen.
Unten werden exemplarisch zwei Aktoren gezeigt.

Kapazitiver Kammaktor

Der kapazitive Kammaktor ist eines der universellsten Aktorelemente der Mikrotechnik.

Prinzip

Der Kammaktor  besteht aus zwei Elektroden, wobei eine Elektrode über Federn beweglich aufgehängt ist. Beide Elektroden haben in diesem Beispiel jeweils 600 Finger und sind in Form eines Kammes angeordnet. Die Kämme der Elektroden greifen ineinander.
Beim Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden wird die bewegliche Elektrode aufgrund der Coulombkraft angezogen und ausgelenkt.

Typische Kennwerte

  • Anzahl Finger pro Elektrode:    ca. 600
  • Breite des Fingers:    16 µm
  • Länge des Fingers:    300 µm
  • Höhe der Finger:    300 µm
  • Kraft bei 50 V:    1 mN
  • Auslenkung bei 50 V:    30 µm
Hergestellter Kammaktor
Detailaufnahme der Finger

Thermischer Aktor

Mikrotechnisch hergestellte thermische Aktoren aus Silizium eignen sich hervorragend für Bewegungen in der Ebene. Je nach Geometrie und maximaler Temperatur sind Auslenkungen von 10-40 µm möglich, dabei können Kräfte von einigen mN erreicht werden.

Prinzip

Das Prinzip basiert auf zweiseitig eingespannten schenkelartigen Strukturen durch welche ein Heizstrom fliesst. Die Schenkel wirken dabei als Widerstandsheizer. Die Erwärmung der Schenkel führt zu einer thermischen Ausdehnung der Schenkel und diese wird durch eine geeignete Schenkelanordnung in eine lineare Bewegung übersetzt.

Eine gute thermische Anbindung an eine Wärmesenke und Entkopplungsstrukturen begrenzen das Auftreten hoher Temperaturen lokal auf das Aktorelement.

Typische Kennzahlen

  • Heizstrom:    1 … 100 mA
  • Elektr. Spannung:    1 … 10 V
  • Lokale max. Temperatur:    120 … 300°C
  • Länge der Schenkel:    1 … 3 mm
  • Max. Kraft:    1 … 5 mN
  • Max. Auslenkung:    10 … 40 µm
FEM-Simulation
REM-Aufnahme