Erweiterung des Kraftbereichs in Millinewton

Im Gespräch mit Entwicklungsleiter Dr. Jörg Mämpel

Dr. Jörg Mämpel ist aktiv am Fortschritt des BASALT-N2 beteiligt. Durch die Weiterentwicklung des Systems für Messungen im Millinewtonbereich konnten neue Anwendungsbereiche erschlossen werden. Im Interview geht Mämpel auf die Entwicklung und Besonderheiten, die besondere Eignung für die Messung von Biopolymeren und zukünftige Aussichten des BASALT-N2 ein.

1. Was zeichnet das Materialmesssystem BASALT-N2 aus?

Die Produktreihe BASALT steht für Materialmesssysteme mit besonders hoher Genauigkeit und Qualität. Der BASALT-N2 kann je nach Anforderung Verschleiß und Reibung zweier Materialien, Materialprofile oder Indentationskräfte unter verschiedenen Bedingungen untersuchen. Hierzu zählen Normalkraft, Geschwindigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Bewegungsverlauf oder der Einsatz von Schmierstoffen. Für den Laborbedarf wird eine sehr hohe Reproduzierbarkeit bei stabilen Umweltbedingungen erreicht.

2. Was ist neu am Messsystem?

Die Entwicklung der Millinewtonsensoren auf Basis von patentierten Strukturen, stellt eine deutliche Produkterweiterung dar: Die Messung kann neben den bisherigen Kraftbereichen (1N, 10N, 100N und 200N) in den Nennbereichen 10 mN und 100mN erfolgen. Das entspricht bei 10mN ungefähr der Hälfte des Gewichts einer Mücke. Die Auflösung in niedrigsten Bereich ist zudem bei einer Auflösung von bis unter einem Mikronewton möglich. Die eingesetzten kapazitiven Sensoren können dabei Positionsänderungen von 5 Nanometer auflösen. Mit einem Übersprechen von beachtlich geringen 0,2% liefert der BASALT-N2 sehr genaue Messergebnissen. Darüber hinaus liegt die Abweichung der Federkennlinie bei lediglich 0,08%.

3. Was sind die Besonderheiten des BASALT-N2?

Das Gesamtsystem, das auf dem Systementwurf VDI 2206 (Entwurfsmethode für mechanische Systeme) basiert, eignet sich hervorragend für den Einsatz von hochauflösenden Kraftsensoren, da die Systementwicklung speziell auf die Entkopplung äußerer Umwelteinflüsse eingeht. Durch den Einsatz hochgenauer Sensoren und flexibler Anpassungsmöglichkeiten, ist der BASALT-N2 an jegliche individuelle Wünsche und Anforderungen der Kunden konfigurierbar. Besonders benutzerfreundlich erweist sich das Messsystem aufgrund der einfachen Bedienbarkeit. Das System lässt sich über einen alltagsüblichen Computer steuern und erfordert keine langwierige Einarbeitungsphase. Darüber hinaus ist es möglich externen Geräte, wie Kameras, Mikroskopen oder Mikrofonen anzuschließen.

4. Für welche Anwendungsbereiche ist das System entwickelt worden?

Der BASALT eignet sich hervorragend für Untersuchungen von Reibung und Verschleiß in Kraftbereichen von 10 mN bis zu 200 N. Auch kleine Kraftbereiche aus der Mikrotribologie, sprich Untersuchungen aus den Mikro- und Nanobereichen können durch den BASALT-N2 überaus optimal bedient werden. Anwendung findet der BASALT-N2 unter anderem in der Medizintechnik, beispielsweise bei der Messung von Reibungen bei Kontaktlinsen oder aber auch zur Untersuchung der Lebensdauer von Prothesen. Im Bereich der Materialforschung wird das Messsystem zur Überprüfung der Mikrohärte benötigt. Auch in der Automobil- und Elektroindustrie sind Reibungungs- und Verschleißmessungen von Steckkontakten relevant.

5. Wieso ist der BASALT-N2 besonders bei der Charakterisierung von Polymeren geeignet, die für die Züchtung von lebenden Zellen genutzt werden?

Der BASALT-N2 garantiert eine sehr hohe Genauigkeit und reproduzierbare Messergebnisse. Da die Kräfte aufgrund der extrem nachgiebigen Beschaffenheit, der Dynamik und der Viskoseelastizität der Biopolymere enorm geringer und schwingungsentkoppelt ausfallen müssen, ist das System besonders qualifiziert. Zudem nehmen Polymere für üblich sehr schnell Luftfeuchtigkeit auf, die ebenfalls standardmäßig (mit der Temperatur) geloggt werden können.

6. Wie sehen Sie die Zukunftsaussicht für den Messsystem?

Der Schwerpunkt der Arbeit bei TETRA GmbH liegt auf der Entwicklung des BASALT-N2, der dauerhaft um zusätzliche Module und Zubehör weiterentwickelt wird. Das liegt auch an der Erweiterbarkeit der Plattform und Integration bspw. durch Dispenser bei der Dosierung von Flüssigkeiten.

Die TETRA GmbH entwickelt, fertigt und vertreibt Systeme und Komponenten der Sensorik, Robotik und Automation. Das Produktportfolio reicht von hochspezialisierten Test- und Fertigungssystemen für die Mikro- und Nanotechnik bis hin zu Leichtbau-Robotersystemen für die Automatisierung von sensiblen Produktions- und Serviceprozessen.