Neue Technologien für innovative Produkte

Institut für nanotechnische Kunststoff-Anwendungen

Prof. Dr. Clemens Holzer, clemens.holzer@fhnw.ch, Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik, 5210 Windisch

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• 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!

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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