microNews Nov. 2012

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Ausgabe November 2012 Mitteilungen aus der Mikrotechnologie-Initiative Zentralschweiz Ausgabe November 2012 centre suisse d’électronique et de microtechnique LQ =XVDPPHQDUEHLW PLW elfo: Auf Wachstumskurs dank breitem Know-how CSEM: Mikrotechnologie im neuen Licht HSLU-T&A: Lungensimulator SCHURTER: SMD-Präzisionssicherung microNews

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Mitteilungen aus der Mikrotechnologie-Initiative Zentralschweiz

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microNewsAusgabe November 2012

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Mitteilungen aus der Mikrotechnologie-Initiative Zentralschweiz Ausgabe November 2012

centre suisse d’électroniqueet de microtechnique

elfo: Auf Wachstumskurs dank breitem Know-how

CSEM: Mikrotechnologie im neuen Licht

HSLU-T&A: Lungensimulator

SCHURTER: SMD-Präzisionssicherung

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Die wirtschaftliche Situation stellt die internationale und Schweizer Industrie vor grosse Herausforderungen. Firmen kämpfen um Aufträge und versuchen an allen Fronten, ihre Profitabilität zu sichern. Die Auslagerung der Produktion erscheint hier verlockend. Einige Unternehmen in den USA, Europa und in der Schweiz keh-ren nun aber Niedriglohnländern wieder den Rücken. Die Gesamtkosten der ausge- lagerten Fertigung bestehen eben nicht nur aus dem Lohnanteil. Qualitätsproble- me und Logistikaufwand sind beträcht-lich, die Entfernung zum Kunden ist problematisch. Erschwerend für die Un- ternehmen wirkt sich zusätzlich aus, dass mit der ausgelagerten Fertigung auch das Wissen über die Prozesse und zuletzt die Produkte abhandenkommen. Arbeitsplät-ze in der Schweiz hängen aber vom Know-how in der Schweiz ab!

Die von Bund und Kantonen unterstützte Mission des CSEM ist es daher, Hochtech-nologien für die Industrie nutzbar zu ma-

chen und in der Schweiz zu etablieren. Des- wegen baut das CSEM – nicht zuletzt mit dem Zentrum in der Zentralschweiz – Technologieplattformen auf. Diese Platt-formen sind die Basis für Innovationen in ganz unterschiedlichen Anwendungs-feldern und stehen der Schweizer Indus-trie zur Verfügung. Sie reduzieren das Entwicklungsrisiko, Zeitspanne und Res-sourcen, um Produktreife zu erlangen. Sie stärken somit die Wettbewerbsfähigkeit.

Im Rahmen dieser Strategie wurden in Alp nach unter anderem Kompetenzen für die Mikroferti gung und das Packaging – Verbindungsprozesse in der Mikrotech- nologie – aufgebaut. In dieser Ausgabe berichten wir unter «Forschung und Ent- wicklung» über die vielfältigen Möglich-keiten, die sich hier ergeben. Die not-wendige Infrastruktur mit High-End Ge- räten und einem Reinraum steht zur Verfügung. Ebenso wichtig wie eine Aus-stattung sind aber Wissen und Erfahrung der Mitarbeiter. Erst diese Kombination

ermöglicht es, dass wir unseren Indus-triepartnern eine gemeinsame Konzep-tentwicklung bis hin zur Fertigung von Prototypen und Kleinserien anbieten kön-nen. Auf diesem Weg leisten wir einen Beitrag zur Stärkung der Schweizer Un-ternehmen.

Meine Kollegen und ich freuen uns, Sie bald im CSEM begrüssen zu können. Die Wege in der Zentralschweiz sind kurz –unsere Türen stehen Ihnen offen.

Philippe SteiertDirektor CSEM RegionalzentrenLeiter CSEM Zentralschweiz

Editorial

Inhalt 3 elfo: Auf Wachstumskurs dank breitem Know-how

5 Forschung und Entwicklung: Mikrotechnologie in einem neuen Licht

8 VLC – Visible Light Communication – Datenübertragung über LED-Leuchten

9 KTI-Projekt Firma Medela mit Hochschule Luzern: Lungensimulator

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11 SCHURTER: Präzisionssicherung USFF 1206 – 50 mA

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Das Editorial wird abwechselnd von Philippe Steiert, Leiter CSEM Zentralschweiz, und Bruno R. Waser,

Delegierter VR MCCS AG, geschrieben.

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elfo: Auf Wachstumskurs dank breitem Know-howAus immer mehr Seifenspendern kommt kein zähflüssiges Etwas, sondern ange-nehm auf der Hand liegender Schaum. Möglich macht es ein Aufschäumer, ein kleines Kunststoffstück, durch das die Seife hinausgedrückt wird. Oft stammt das Kunststoffteil aus Sachseln. Die dort ansässige elfo stellt jedes Jahr mehr als 20 Millionen davon her.

Das Erstaunliche daran: elfo ist im Sani-tärbereich ein Newcomer. Traditionell hat sich das 1976 gegründete Familienunter-nehmen auf Filter und Siebe für Haus-haltswaren konzentriert. Immer noch fin-den sich die Produkte aus der Fabrik mit Blick auf den Sarnersee zum Beispiel in Espressomaschinen. In den vergangenen Jahren wurde der Fokus geweitet: «Heu-te arbeiten wir für ganz unterschiedli-

che Branchen, neben dem Sanitär- und Haushaltsbereich, zum Beispiel für die Elektro- und die Fahrzeugindustrie oder auch für Unternehmen aus der Medizin-technik», erklärt Geschäftsführer Sandro Wechlin.

Der Erfolg der neuen Strategie ist durch-schlagend. In den vergangenen fünf Jah-ren nahm die Zahl der Mitarbeiter von 60 auf 84 zu. Der Umsatz hat sich etwa ver-doppelt. Dies obwohl elfo rund 80 Prozent in den Euro- und Dollarraum exportiert. Währungen, die in diesem Zeitraum er-heblich an Wert verloren.

elfo produziert nicht nur Kunststoffteile im Spritzgussverfahren. Die Unterstützung für den Kunden beginnt viel früher. Sie reicht vom Co-Engineering der Produkte über die Konstruktion und Herstellung von Werkzeugen und Spritzgussformen bis zur industrialisierten Herstellung.

Die Abdeckung der gesamten Wertschöp- fungskette ist ein grosser Vorteil, da selbst banal erscheinende Produkte wie Düsen für Wasserhähne heute einen kom-plexen Anforderungskatalog erfüllen. Sie müssen nicht nur Luft und Wasser gut mischen, sondern dürfen zum Beispiel auch keine Geräusche verursachen oder einen Rückschlag auslösen, wenn der Wasserhahn geschlossen wird. Gleichzei-tig müssen sie möglichst günstig sein.

Spritzguss-Präzisionsteile von elfo

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Auf der Basis der elfo Geschäftsmo-dells sind clevere Lösungen möglich, die gleichzeitig die komplexen Anforderungen erfüllen und bei den Kosten überzeugen. Das Unternehmen kann seinen Kunden zum Beispiel die Entwicklung von Sieben anbieten, bei deren Herstellung weniger Arbeitsschritte und Material benötigt wird als bei Konkurrenzprodukten. Während sonst ein Sieb häufig aus einem Kunst-stoffhalter und einer separat aufgebrach-ten Siebfolie besteht, die miteinander verklebt werden, stanzt elfo zuerst ein Plastikgitter und umspritzt dieses dann mit Kunststoff, um so den Halter in einem Fertigungsschritt herzustellen. Dadurch spart man sich das Verkleben und den Verschnitt, der beim Einpassen der Sieb-folie anfällt. «Wegen solcher Innovationen sind unsere Produkte im Ganzen gerech-net vielfach günstiger als diejenigen der Konkurrenz aus dem Euro-Raum», kom-mentiert Wechlin.

Zudem kann elfo durch die Abdeckung der gesamten Wertschöpfungskette die Kosten nicht nur bei der Konstruktion und der Herstellung der Produkte optimieren, sondern auch beim Werkzeugbau. «Soll der Ausstoss eines Produkts vergrössert werden, lohnt es sich ein Werkzeug zu entwickeln, mit dem zum Beispiel 32 statt 24 Teile gleichzeitig hergestellt werden können. Allerdings muss dafür das Werk-zeug neu konstruiert werden», erklärt Wechlin.

Auch wenn das Know-how bei der elfo breit ist, einige Schwerpunkte gibt es. Immer noch sind Filter und Siebe eine Spezialität. Diese liefert das KMU aber an Abnehmer aus den unterschiedlichs-ten Branchen. Momentan zieht gerade die Nachfrage aus der Autoindustrie an. «Die modernen Hochleistungsmotoren wer-den immer empfindlicher, entsprechend mehr muss gefiltert und gesiebt werden», erklärt Wechlin.

Eine zweite Spezialität ist das Umspritzen von Metallteilen. Wechlin zeigt etwa ei-nen Stator, den feststehenden Teil eines Elektromotors. Er besteht im Kern aus leitendem Metall, das aber an verschiede-nen Stellen zur Isolation durch Kunststoff abgedeckt ist.

Das dritte Standbein sind besondere Prä-zisionsteile zum Beispiel für die Elektro-technik. «Der Trend zur Miniaturisierung hält unvermindert an», erläutert der Ge-schäftsführer. Gleichzeitig spielen bei der Produktion in hohen Stückzahlen Ferti-gungs- oder Montageroboter eine grosse Rolle. Dies gemeinsam führt zu enorm hohen Ansprüchen bei der Präzision. Bei den entsprechenden Spritzgusswerkzeu-gen kommt es zum Teil auf einen Tau-sendstel Millimeter an.

Kein Wunder fühlt sich Wechlin im MCCS am richtigen Ort. Seit 2008 gehört die elfo zu den Aktionären. Sie ist zweifellos Teil des hiesigen Mikrotechnologieclusters. «Wir haben sowohl Zulieferer als auch Kunden unter den anderen Aktionären», sagt Sandro Wechlin.

Wenn es dennoch überrascht, dass mit elfo ein Kunststoff-Spezialist unter den Aktionären ist, dann sicher auch, weil die Schweizer Kunststoffindustrie ganz allgemein unterschätzt wird. Auch de-ren Bedeutung dürfte nur den wenigsten völlig klar sein. Wechlin sagt dazu: «Die Kunststoffbranche ist in der Schweiz ge-nauso gross wie das Paradepferd Uhren-industrie.»

Autor: Stefan Kyora, Journalistenbüro Niedermann

Weitere Informationen: www.elfo.ch

Sandro Wechlin, Geschäftsführer elfo

«Die Kunststoffbranche ist in der Schweiz genauso gross wie das Parade-pferd Uhrenindustrie.»

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Abb. 1: Gemeinsames Applikationslabor für die Laser-Mikrobearbeitung: Hans Marfurt (links), CEO der Trumpf Maschinen AG, und Janko Auerswald, Projektleiter CSEM, vor dem Ultrakurzpulslaser am CSEM Alpnach (Bild: M. Frutig, technica).

CSEM: Mikrotechnologie in einem neuen LichtIn den letzten 10 Jahren haben Laser-strahlquellen die Forschungslabors ver-lassen und ihren Weg in industrielle An-wendungen gefunden. Das Schneiden und Schweissen von Blechen mit leistungs-starken infraroten Lasern, optische Lauf-werke mit Laserdioden, transatlantische Signalverstärkung mit Erbium-Doped Fi-ber Amplifiers (EDFA) oder das Bohren von Löchern in Einspritzdüsen mit Kup-ferdampf- oder Festkörperlasern sind lediglich einige Beispiele. Nur in die Welt der Mikrotechnologie haben es die klas-sischen Industrielaser bislang nicht so recht geschafft. Sie haben den Nachteil eines grossen Hitzeeintrags, der das Ma-terial zum Schmelzen bringt – verheerend für filigrane Bauteile.

CO2-Laser, Diodenlaser oder Festkörper-laser mit hoher Leistung (Scheiben- und Stablaser) werden für das Schneiden, Bohren und Schweissen von Blechen und

Rohren verwendet. Am anderen Ende der Skala stehen leistungsschwache gepulste Laser wie Kupferdampflaser (CV, Bohrun-gen in Einspritzdüsen), Excimer (Photo- lithographie und chirurgische Ablationen am Auge), diodengepumpte Festkörper-laser (DPSS, infrarot auch mit Wasser-strahl) und Faserlaser (Markierlaser, auch Mikrobearbeitung), die aber wiede-rum Limitationen in Bezug auf bearbeit-bare Materialien bzw. in der geringen Ab-lationsrate haben.

Nun haben leistungsstarke Kurzpuls- und Ultrakurzpulslaser (UKP) das Potential, die neuen Universalwerkzeuge der Mik-robearbeitung zu werden. In nur wenigen Nano-, Piko- oder Femtosekunden trifft die Leistung eines Stromkraftwerkes auf eine Fläche von einigen Mikrometern

im Durchmesser. Das Material hat keine Zeit zu schmelzen und verdampft («kalte Ablation», Abb. 2 und 3). Entsprechend gut ist die Qualität der bearbeiteten Ober-flächen und angrenzenden Bereiche.

Was ist nun der richtige Laser? Dies hängt sehr stark von der Anwendung ab. Ein wichtiger Faktor ist die Pulsdauer (Nano-, Piko- oder Femtosekunden). Kurzpulsla-ser wie DPSS, CV und Excimer können bereits ein gewisses Anwendungsspek-trum abdecken. Faserlaser mit hoher Strahlqualität und Femtosekundenlaser sind geeignet für hochaufgelöste feins-te Strukturen im Bereich von 10 um bis 100 nm (optische Fresnel-Linsen oder Gitter, Hornhautschnitte in der Augen-chirurgie). Mit speziellen photoaktiven Materialien erreichen Femtosekunden-laser durch Zwei-Photon-Polymerisation 3D-Auflösungen bis zu 10 nm. Sie werden auch verwendet zum Schreiben optischer

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Wellenleiter durch lokale Änderung des Brechungsindex oder in der Fluoreszenz-Molekularbiologie.

Weiterhin entscheidend sind die Wellen-länge (infrarot, grün oder ultraviolett) sowie die Frage, ob mit einer fixen Op-tik oder einer Scanner Optik gearbeitet werden soll. Das CSEM Alpnach hat eine Benchmark-Studie durchgeführt, in der die verschiedenen Lasersysteme unter-einander und mit anderen Mikrotechno-logien für das Bearbeiten von Polymeren und Metallen sowie für das Schreiben optischer Wellenleiter und für das 3D Ra-pid Prototyping verglichen werden. Diese Benchmark-Studie und weitere Bera-tungsdienstleistungen können am CSEM erworben werden.

Den besten Kompromiss zwischen hoher Auflösung, hoher Ablationsrate, stabilen Prozessparametern und grosser Band-breite der mit kalter Ablation mikro-bear-beitbaren Materialien bilden nach unserer Ansicht Pikosekundenlaser. Hier sind v.a. drei technologische Ansätze zu beobach-ten: der Stablaser, der Faserlaser und der Scheibenlaser. Der Stablaser hat das Problem der Kühlung (thermische Linse). Aus einem Faserlaser kann man nicht sehr hohe Leistungen auskoppeln, ohne die Faser zu beschädigen. Scheibenlaser-Verstärker hingegen lassen sich effizient kühlen und haben auch in der Zukunft noch enormes Potential, ihre Leistung weiter zu steigern.

Praktisch alle Materialien – Metalle, Halb-leiter, Gläser, Keramiken (Abb. 4), Kunst-stoffe, Elastomere, Verbundwerkstoffe – lassen sich mit Pikosekundenlasern abladieren, schneiden, bohren, abtragen oder markieren. Möglich sind auch Kom-binationen verschiedener Laserprozesse. So wurde z.B. eine Goldschicht auf einem Glas-Wafer mit dem Laser strukturiert

und anschliessend Löcher für die Sensor-integration sowie die Aussenkonturen der Chips geschnitten (Abb. 5). Dies eröffnet neue Perspektiven für die Mikrosystemfa-brikation.

Das CSEM Alpnach hat in den letzten Jah-ren den Trend der Laser-Mikrobearbei-tung mitgestaltet. So profitieren kleinere innovative Firmen, die eigene Investitio-nen dieser Grössenordnung scheuen und auf eine intakte Schweizer F&E Infra-struktur angewiesen sind, von Prototypen und Kleinserien. Aber auch grössere Kun-den profitieren von Machbarkeitsstudien und Prozessentwicklungen (Abb. 6).

Nach deren erfolgreichem Abschluss gibt das CSEM Empfehlungen ab bezüglich geeigneter Lasertypen und gewährt bei Bedarf Unterstützung bei Einbindung der Laserprozesse in vor- und nachgelagerte Prozesse beim Kunden. Das CSEM kann auf Wunsch des Kunden Unterstützung bei Prozessentwicklungen und Automati-on leisten, z.B. durch Vision-Algorithmen, Proben-Handling oder Sensorintegration.Um v.a. den Kunden in der Schweiz die Lasermikrofabrikation zugänglich zu ma-chen und den Einstieg zu erleichtern, ent-steht am CSEM Alpnach und bei Trumpf in Baar ein gemeinsames Applikationslabor (Abb 1, 7 und 8). Am CSEM Alpnach stehen zwei Lasersysteme zur Verfügung – ein Ultrakurzpulslaser (ultraviolett, Pikose-kundenlaser 10 W) und ein Kurzpulsla-ser (ultraviolett, Nanosekunden-DPSS Laser 2 W) für feinste Mikrobearbeitung. Komplementär verfügt Trumpf in Baar über einen grünen Pikosekundenlaser für schnellere (und etwas «gröbere») Mikro-bearbeitung mit höherer Abtragrate.

Abb. 3: Lasergeschnittener flexibler Mikrofluidik-Chip aus Polymer mit abladierten

Mikrokanälen und gebohrten Löchern.

Abb. 4: Loch von 300 µm (!) in Keramikchip.

Abb. 2: Vorteile der kalten Ablation. Plexiglas abladiert (1 x 1 mm) und gebohrt (0.8 mm

Durchmesser) mit einem Kurzpulslaser (links) und mit einem Ultrakurzpulslaser

(rechts, kein Aufschmelzen, keine plastische Verformung).

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Parallel betreibt Trumpf in Grüsch ein Ap-plikationslabor für Nanosekunden-Mar-kierlaser (in der Regel keine kalte Abla-tion) sowie in Ditzingen (Deutschland) ein grosses zentrales Applikationslabor.

Das CSEM Alpnach hat sich bei seinen Investitionen aus folgenden Gründen entschieden, auf Trumpf-Laser zu set-zen. Bei den Ultrakurzpulslasern über-zeugt Trumpf technologisch mit seinem Scheibenlaser-Verstärker-Konzept. Die wichtigen Komponenten wie Diodenpum-plaser und Scheibenlaser sind industrie-erprobt und garantieren über Jahre hin-weg stabile Laserprozessparameter bei hoher Laserleistung. Des Weiteren bietet Trumpf einen exzellenten Service. In Zei-ten einer von Finanzmärkten «regierten» Wirtschaft ebenfalls interessant: In der Schweiz hat das innovative Familienun-ternehmen Trumpf bereits ca. 800 Ar-beitsplätze geschaffen.

Die Lasermikrobearbeitung hat das Po-tential, weitere hochwertige Arbeitsplät-ze hierzulande zu generieren und neue Märkte zu erschliessen. Branchen, die von dieser Innovation profitieren können, sind solche mit hoher Wertschöpfung wie die Uhrenindustrie, MEMS oder die Medizintechnik, aber auch die Telekom-munikation (Smartphone Displays) oder die Automobilzulieferer, und nicht zu-letzt auch Spezialmaschinenbauer in der Schweiz.

Autor: Janko Auerswald, Project Manager, CSEM Zentralschweiz

Weitere Informationen: www.csem.ch

Abb. 5: Lasergeschnittener Glas-Chip (6 x 9 mm) mit abladierten Goldelektroden und ausgeschnittenen Sensoröffnungen.

Abb. 6: LEDs mit Lichtleiter-Pyramide und einem Footprint von 0.6 x 0.8 mm (!), aus-geschnitten durch kalte Ablation mit hoher Präzision aus einem Polycarbonat-Array

Abb. 7: Blick in den Arbeitsbereich mit Kamera-Alignment-System, x-y-ThetaPräzisionstisch und Scannerkopf. Ein Silizium-wafer wird geschnitten.

Abb. 8: Das CSEM bietet seinen Kunden die Möglichkeit von Machbarkeitsstudien,Prototypen- und Kleinserienfertigung. Mitarbeiter Stefan Berchtold am Ultrakurzpulslaser.(Bild 7+8: M. Frutig, technica)

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VLC – Visible Light Communication – Datenübertragung über LED-LeuchtenDer Bedarf für die Übertragung von Multimedia-Services in Gebäuden in Echtzeit nimmt mehr und mehr zu. Während die Datenautobahnen zu Gebäuden hin neu mittels Glasfaser, Fibre-to-the-home (FTTH), realisiert werden, erhält die drahtlose Kommunikation über die letzten Meter, also in Innenräumen, eine immer grössere Bedeutung. Da die Leuchtdio-den-Raumbeleuchtung demnächst die bestehenden Lichtquellen ablösen wird, ist es nicht nur technologisch, sondern im Sinne einer Doppelnutzung der Lichtquellen, auch öko-nomisch attraktiv zu prüfen, ob die Leuchtdioden nicht auch für Kommunikationszwecke eingesetzt werden könnten.

Das ProjektZiel der Forschungsarbeiten am Kompe-tenzzentrum Electronics der Hochschule Luzern war, die Machbarkeitsgrenzen ei-ner solchen optischen Datenübertragung auszuloten. Es soll mit einer in Büros üblichen Lichtintensität eine möglichst hohe Datenrate erreicht werden. Dabei sollten keine speziellen, auf die Daten-übertragung hin optimierten LED-Dioden verwendet werden, sondern die handels-üblichen Weisslicht LED‘s, die für Leuch-ten hergestellt werden. Das Projekt wurde im Rahmen einer Masterthesis gestartet und am Kompetenzzentrum Electronics

weiter entwickelt, woraus ein Demonst-rator resultierte, mit welchem die Mach-barkeit einer kabellosen Übertragung von Daten mit weissem LED-Licht in Echtzeit nachgewiesen wird. Es kann gezeigt wer-den, dass mit für die Raumbeleuchtung verwendbaren LED’s, eine Datenrate von 100 Megabit pro Sekunde möglich ist. Das entspricht etwa 30 Büchern pro Sekunde oder fünf Full HD Video‘s.

Resultat der Entwicklung: ExponatDer realisierte Demonstrator besteht aus zwei Laptop PC’s. Einer wird als Sender betrieben, welcher einen hochauflösen-den Film an die optische Übertragungs-kette sendet. Die sendende LED ist mit der nötigen Elektronik in eine Tischlampe integriert und ist über Ethernet mit dem PC verbunden.

Der gesamte Empfänger ist in einem Ge-häuse von 4x5x10cm untergebracht und mit einem Ethernet Kabel mit dem zwei-ten PC verbunden, mit welchem der in Echtzeit empfangene Datenstrom als Film betrachtet werden kann.

Die ehrgeizigen technischen Ziele konnten mit dem Demonstrator erreicht werden. Mit ca. 200 lx kann eine Datenübertra-gungsstrecke von rund 2,5m überwunden und dabei eine Datenrate von 100Mb/s erreicht werden, wobei die Fehlerrate kleiner 10-8 ist. Mit dieser Performance nimmt diese Arbeit auch international eine Spitzenstellung ein.

Durch die Echtzeitfähigkeit der Daten-übertragung können die Eigenschaften der optischen Datenübertragung sehr an-schaulich präsentiert und nachvollzogen werden.

Was spricht für die Datenübertragung mit sichtbarem Licht? Die Vorteile im Überblick:

Das Frequenzband (400 – 700 nm) ist lizenzfrei.

Keine Interferenzen mit funkbasierten Systemen.

Ausbreitungseigenschaften erlauben kleine Zellen (Spektrum kann mehr-mals verwendet werden).

Grosse Datenrate auf beschränktem Raumwinkel.

Datenübertragung ist lokalisiert. Intuitive «Bedienung» (wo Licht ist, ist Empfang).

Sicherheit (What You See Is What You Send).

Gesundheit (völlig bedenkenlos für Körper und Augen).

Benützung auch in kritischen Berei-chen erlaubt (Flugzeug, Spital, da kei-ne EMV-Störungen).

Doppelte Nutzung der Infrastruktur: Beleuchtung und Datenübertragungs-medium.

Hochschule Luzern – Technik & ArchitekturKompetenzzentrum ElectronicsProf. Othmar Schä[email protected] 349 33 78

VLC Demonstrator

microNewsHochschule Luzern – Technik & Architektur

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in-vitro anstelle von in-vivoMit der Entwicklung eines Lungensimu-lators will Medela schon während frühen Entwicklungsphasen zukünftige Produkte in einer fast reellen Umgebung testen. Dies beschleunigt den Entwicklungspro-zess, da das Gerät im Labor schon opti-miert werden kann. Ebenfalls kann auf klinische Studien nach der Markteinfüh-rung fast vollständig verzichtet werden, da das Gerät schon perfekt auf die Aufga-be abgestimmt ist.

Transparenz schaffenDer Lungensimulator trägt dazu bei, dass Lungenphänomene wie Pneumothorax, Husten, Schluckauf etc. visualisiert und einfach erklärt werden können. Mit Hilfe des Simulators kann der Einfluss von pra-xisnahen Beispielen wie das Legen von

Kathetern oder der Einfluss von Draina-geparametern klar und deutlich darge-stellt werden.

LungensimulatorDas Ziel von diesem Projekt war, ein physisches Modell des menschlichen At-mungsapparates zu entwickeln, welches erlaubt den Vorgang der Atmung zu simu-lieren, neu entwickelte Produkte in-vitro zu testen und medizinisches Personal zu schulen.

Erste ResultateNormale Atmung wurden simuliert mit einer Atemfrequenz von 0.2 Hz und einer Diaphragma-Auslenkung von 9 mm, da-bei wurde ein Atemvolumen von 250 ml pro Lunge erreicht. Gemessen wurde ein Unterdruckbereich von 6 bis 28 mbar am

LungensimulatorDer Wirtschaftspartner Medela AG in Baar ZG entwickelte zusammen mit dem Kompetenzzentrum Electronics der Hochschule Luzern und dem Institut für Biomedical Engi-neering der ETH und Universität Zürich einen Lungensimu-lator. Das Projekt wurde von der KTI mitfinanziert.

Figur 1: Aufbau des Lungensimulators

oberen Brustfellrand und 10 bis 17 mbar am unteren Brustfellrand. Daraus lässt sich eine Lungen-Compliance von unge-fähr 35 ml/mbar bestimmen.Die Lungen-Compliance ist ein Kennwertfür die Eigenschaften einer Lunge in ei-nem Atemsystem und sagt aus, wie viel Unterduck im Pleuralspalt nötig ist, um eine bestimmte Menge an Luft in oder aus der Lunge zu bewegen.

Ebenfalls wurde tiefe Atmung simuliert mit einer Atemfrequenz von 0.15 Hz und einer Diaphragma-Auslenkung von 28 mm, dabei wurde ein Atemvolumen von 1700 ml pro Lunge erreicht. Gemessen wurde ein Unterdruckbereich von bis zu 6 bis 50 mbar und daraus eine Lungen-Compliance von 35 ml/mbar bestimmt.

Diskussion und AusblickDer elektro-mechanische Lungensimu-lator ist ein hochstehendes Werkzeug für die Entwicklung und Validierung von Tho-raxdrainage-Geräten. Gesunde wie patho-logische Zustände können simuliert wer-den, quasi-physiologische Tests werden ermöglicht und die Anzahl der klinischen Tests kann reduziert werden.Ebenfalls kann der Simulator zur Erhöhung des Verständnisses unseres Atmungs- systems von medizinischem Personal ein-gesetzt werden.

Projekt-Nr: 12031.1 PFLS_LS

Projektname: Lung Simulator

Projektdauer: 01.03.2011-30.04.2012 (14 Monate)

Hauptgesuchsteller: Kompetenzzentrum Electronics, Hoch-schule Luzern – Technik & Architektur

Industriepartner: Medela AG

Forschungspartner: Institute for Biomedical Engineering, ETH Zürich und Universität Zürich

Kontakt: Prof. Erich Styger, [email protected] Luzern Technik & Architektur

Weitere Informationen:www.hslu.ch/electronics

microNews microDay 2012

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microDay 2012

Am 24. Mai 2012 fand zum fünften Mal im Kultur- und Kongresszentrum Luzern der microDay statt. Unter dem Leitthema «Technologiestandort (Zentral-)Schweiz im globalen Wettbewerb» wurde anhand von konkreten Beispielen der aktuelle Stand der anwendungsorientierten For-schung sowie die wirtschaftliche Bedeu-tung der Mikrotechnologie-Initiative für die Zentralschweiz aufgezeigt.

Gegen 150 Gäste aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft interessierten sich für die Referate und das Podiumsgespräch mit namhaften Persönlichkeiten aus For-schung, Wirtschaft und Politik. Nicht nur aufgrund der vielen positiven Rückmel-dungen von teilnehmenden Personen war der microDay 2012 für alle Beteiligten ein Erfolg.

Patric R. Salomon von enablingMNT Group präsentiert «Stand und Trends globaler MEMS-Markt in Bezug auf FuE, Produktion, Absatz»

Sachkundige Moderatorin des microDay 2012: Karin Klapproth, Kameleoin.

Podiumsdiskussion mit Ulrich Looser, Economiesuisse; Urs W. Schoettli, NZZ-Kolumnist/Asien-Berater; Martin Zenhäusern, Zenhäusern & Partner (Moderation); Kurt Haerri, Präsident

Wirtschaftskammer Schweiz-China/Schindler; Michael Magerstädt, ROSEN Swiss AG.

Jörg Nötzli, Resistronic; Franco Viggiano, Komax; Roger Schelbert, Credimex.

Ulrich Claessen, maxon motor ag; Dirk Fengels, CSEM; Jörg Sekler, FHNW – Hochschule für Technik.

microNewsSCHuRTER

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In vielen Maschinen und Geräten wer-den immer mehr Sensoren benötigt. Sie dienen der Steuerung von Anlagen sowie deren Sicherheit und jener der Personen,

Präzisionssicherung USFF 1206 – 50 mASCHURTER bietet eine breite Palette von Sicherungen in verschiedenen Bauformen, mit unterschiedlichen Auslösecharakteristiken und Abschaltvermögen an. Durch Technologie- und Geräteentwicklungen entsteht aber immer wieder Bedarf an Sicherungstypen mit ganz spezifischen Eigenschaften. Ein Beispiel dafür ist die SMD-Präzisionssicherung USFF 1206 und innerhalb dieser Serie der sehr kleine Nennstrom von 50 mA. Diesen Typ hat SCHURTER speziell für die Absicherung von Sensoren entwickelt.

Abb. 1: Zeit-Strom-Kennlinien USFF 1206

die damit arbeiten. Weiter steigt der Au-tomatisierungsgrad in allen Industriebe-reichen, darunter etwa Chemie, Pharma, Medizin, Lebensmittel, Robotertechnik, Automobilbau oder Verpackungsanlagen. Ein typisches Beispiel für neue Technolo-gien und daraus resultierende Produkte sind Elektrofahrzeuge. Die hohen Span-nungen und Ströme, sowohl im Auto wie auch in den Ladestationen, erfordern neue Komponenten zur Absicherung in Störfällen wie Unfall, Fehlbedienung oder Vandalismus. Zuverlässigkeit und Sicher-heit garantieren hier eine Vielzahl von Sensoren für verschiedenste physikali-sche Grössen. Auch die halb- oder vollau-tomatische Einparkhilfe von Autos benö-tigt eine grosse Anzahl von Sensoren.

In aller Regel werden die Messsignale dieser Sensoren elektrisch abgesichert. Die speziellen Anforderungen an solche Sicherungen liegen bei einem sehr tiefen Nennstrom verbunden mit einem mög-

Technische Daten:

Typ/Bauform:USFF 1206 SMD

Nennstrom:0.05 – 0.25 A

Nennspannung:63 VDC / 125 VAC

Ausschaltvermögen:100 A

Charakteristik:Superflink FF (gemäss UL 248-14)

Umgebungstemperatur:-55 bis +90°C

Weitere Informationen: www.schurter.ch

lichst kleinen Innenwiderstand, wodurch auch ein kleiner Spannungsabfall über der Sicherung resultiert. Wegen dem klei-nen Nennstrom und dem Wunsch nach geringer Baugrösse bietet sich hier eine SMD-Sicherung an. Die Charakteristik einer Sicherung wird durch den mechani-schen Aufbau und die Eigenschaften des Schmelzleiters bestimmt. Für die USFF 1206 mit Nennstrom 50 mA hat SCHUR-TER ein mikrostrukturiertes Spezialsub-strat entwickelt. Aus dieser Kombinati-on resultiert einerseits ein sehr kleiner Spannungsabfall von nur 430 mV und an-dererseits ein hohes Ausschaltvermögen von 100 A bei einer Nennspannung von bis zu 63 VDC. Die Auslöse-Charakteristik ist superflink (FF). Diese Technologie bietet eine bisher nicht erreichte, hohe Genau-igkeit der Kennlinie, das heisst die Streu-ung der Schmelzzeiten liegt in einem sehr engen Band (Abb. 1). Des Weiteren ist die Sicherung RoHS-konform, halogenfrei und hat eine cURus-Zulassung.

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Impressum

Auflage: 3000 Exemplare

Herausgeber: Micro Center Central-Switzerland AG, Postfach 730, 6060 Sarnen 2

Redaktion/Konzept: Bruno R. Waser, MCCS AGKoordination CSEM Zentralschweiz: Yolanda Eberhard, CSEM SA

Gestaltung und Druck: von Ah Druck AG, Sarnen

Copyright: MCCS AG

Aktionäre Micro Center Central Switzerland AGCelfa – Folex AG, Seewen CREDIMEX AG, SarnenCSEM SA, Neuchâtelelfo ag, SachselnGerresheimer AG, Küssnacht Komax AG, Dierikon Leister AG, Kägiswil maxon motor ag, Sachseln Obwaldner Kantonalbank, Sarnen Pilatus Flugzeugwerke AG, Stans Roche Diagnostics AG, Rotkreuz Rosen Swiss AG, StansSika Manufacturing AG, Sarnen Schindler Aufzüge AG, Ebikon Schurter AG, Luzern Trisa AG, Triengen Ulrich & Hefti AG, Alpnach

Veranstaltungskalender

microTalksMontag, 11. März 2013, 17.00-19.00 UhrMontag, 24. Juni 2013, 17.00-19.00 UhrMontag, 16. September 2013, 17.00-19.00 UhrMontag, 18. November 2013, 17.00-19.00 Uhr› Info und Online-Anmeldung:

www.mccs.ch/veranstaltungen www.csem.ch/events

› Anmeldung: [email protected]

Impulsveranstaltung MikrotechnikDonnerstag, 29. November 2012,17.00-19.30 UhrFasson privé, Lachen› Info: www.mccs.ch/veranstaltungen› Anmeldung: [email protected]

microDay 2014Dienstag, 20. Mai 2014, 9.00–17.00 UhrKKL Luzern› Info: www.microday.ch

weitere Hinweise zu aktuellen Veranstaltungenfinden Sie auf den Websites www.mccs.ch/veranstaltungen www.csem.ch/events

News

CSEM Roadshow am 22. November 2012 zu Gast bei der Komax AG in RotkreuzAm Donnerstag, 22. November 2012, ist das CSEM zu Gast bei der Komax AG in Rot-kreuz zum Thema «Lösungen für industrielle Prozesskontrolle und Qualitätsüberwa-chung». Drei Referate zu diesem Thema werden gehalten. Zunächst wird das CSEM Anwendungsfelder seiner Technologieplattformen präsentieren: Die Gütebeurteilung mit neuen Ansätzen in der Bildverarbeitung sowie die zuverlässige Prozesskontrolle mit cleverer Sensorik. Anschliessend wird die Komax AG über ein Beispiel aus ihrer Produk-tion berichten: Die Qualitätsüberwachung von Crimpverbindungen. Für die Teilnehmer besteht im Anschluss die Möglichkeit, einen Bestückungsautomaten bei der Komax AG zu besichtigen und den Anlass bei einem Apéro ausklingen zu lassen. › www.csem.ch/events

microDay 2014 – save the date Der nächste microDay findet am Dienstag, 20. Mai 2014 wiederum im KKL Luzern statt. Bitte reservieren Sie sich dieses Datum! Das detaillierte Programm wird im Verlaufe des 1. Quartals 2014, u.a. auf der microDay-Website, verfügbar sein.› www.microday.ch

HSLu T&A im Final des Swiss Technology Award 2012Das Competence Center «Innovation in Intelligent Multimedia Sensor Networks» (CC IIMSN) der Hochschule Luzern – Technik & Architektur war unter den Finalisten des Swiss Technology Award 2012. Mit der Innovation AIONAV®-4VIP, einem vollständig autonomen Navigationssystem für Sehbehinderte basierend auf einer bahnbrechenden neuen Sensor-Fusions-Technologie, befand sich – zusammen mit dem Wirtschaftspart-ner AIONAV Systems AG – das CC IIMSN unter den drei Finalisten des Swiss Technology Awards 2012, selektiert aus über 100 Eingaben.› www.hslu.ch/iimsn

Bachelor Diplomarbeiten an der HSLu T&AHaben Sie eine Idee für eine Studierendenarbeit an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur? Über die Webseite der HSLU T&A können sie ihre Idee einfach einleiten. Der Leiter Wissens- und Technologie Transfer, Prof. Zeno Stössel kümmert sich um Ihre Anfrage.Der Eingabeschluss für die nächsten Bachelor Diplomarbeiten ist Mitte November 2012.› www.hslu.ch/technik-architektur/bda

BIONIK Zentrum Luzern eröffnetAm 8. November 2012 fand der offizielle Eröffnungsevent des BIONIK Zentrum Luzern im D4 Business Center statt. MCCS ist als Träger der Mikrotechnologie-Initiative Zen-tralschweiz – neben der Wirtschaftsförderung Luzern, Technopark Luzern, Hochschule Luzern, Industrie- und Handelskammer Zentralschweiz sowie InnovationsTransfer Zen-tralschweiz – Partner des BIONIK Zentrums Luzern.› www.bionikluzern.ch