Justieren von Hightech-Systemen Neuartige piezokeramische Aktoren

Dr. Mathias Bach: Zukünftig könnte Piezokeramik in der Präzisionsfertigung eine Rolle spielen.
Dr. Mathias Bach: »Zukünftig könnte Piezokeramik in der Präzisionsfertigung eine Rolle spielen.«

Ringe und Scheiben aus Piezokeramik könnten Nivellier- und Passscheiben aus optischen Systemen und Anlagen in der Präzisionsfertigung verdrängen. PI Physik Instrumente präsentiert am 25. Juni auf der Kongressmesse Actuator erstmals seine Aktoren zur Hightech-Justierung.

Auf Maß geschliffene Unterlegscheiben durch variabel einstellbare, langzeitstabile Piezoaktoren zu ersetzen, klingt verlockend. Doch kann es sich wirklich rechnen, anstelle von einfachen Shims Hightech-Komponenten zu verwenden?

Dr. Mathias Bach, Leiter des Produktbereichs Piezosysteme bei Physik Instrumente, bejaht das. Er begründet dies damit, dass sich auf diese Weise die Stillstandzeiten teurer Anlagen drastisch reduzieren lassen.

Denn klassische Shims-Anlagen müssen aufgrund von Änderungen im Spannungsregime oder durch Setzungserscheinungen im strukturellen Aufbau wiederholt justiert oder nachjustiert werden und stehen währenddessen still.

 

Dabei handelt es sich um Anlagen, die typisch sind in der Halbleiterindustrie und in der optischen Präzisionsfertigung, aber auch in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Lasertechnologie. »Passscheiben und Passringe müssen auf wenige Mikrometer genau geschliffen werden. Mithilfe messtechnischer Systeme müssen dann diejenigen ausgewählt werden, die exakt das richtige Dickenmaß aufweisen«, erklärt Bach.

 

Die Actuator 2018

Die Kongressmesse Actuator findet vom 25. bis 27. Juni 2018 in der Messe Bremen statt. Die seit 1988 in Bremen abgehaltene Veranstaltung ist die weltweit größte Kongressmesse auf ihrem Sektro und findet im Zwei-Jahres-Rhythmus statt. Die Organisatoren erwarten in diesem Jahr rund 300 Spezialisten aus aller Welt. Der neue Aktor von PI Physik Instrumente ist nur eines der vielen Highlights, die auf Kongressmesse vorgestellt wird.
www.actuator.de

 

Intelligentes und schnelles Justieren

Mit den Aktoren PI Rest will das Karlsruher Unternehmen PI Physik Instrumente eine neue Ära des Justierens einläuten: die intelligente Hightech-Justierung. Die passiven Shims weichen elektrisch aktivierbaren Piezo-Shims, die für die Justierung nur kurzzeitig an einen von PI entwickelten systemkonformen Kontroller angeschlossen und auf ihr Sollmaß gebracht werden.

Während der Ansteuerung dehnen sich die keramischen Elemente um einige Mikrometer aus oder schrumpfen. Nach dem Erreichen der gewünschten Dicke kann der Aktor wieder vom Controller getrennt werden. »Oft setzt dieser Prozess noch nicht einmal das Lösen der Verschraubung voraus, da die Aktoren mittels einer Tellerfeder als Unterlage am Schraubenkopf eingebaut werden«, ergänzt Bach.

Die neuartigen Aktoren können fest verdrahtet in Systeme integriert werden, wodurch sie für das Justieren oder Nachjustieren lediglich mithilfe einer Steckverbindung an die Steuereinheit angeschlossen werden müssen.

Wo im laufenden Prozess jedoch oft gemessen oder nachgeregelt werden muss, kommt sogar die Integration der Aktoren und des Controllers über Bus-Knoten in die Anlagensteuerung in Betracht. »Dadurch verkürzt sich der Mess- und Justierzyklus auf wenige Minuten«, so Bach. Das ist also das Potenzial der Investition in die Hightech-Scheiben.

Für das Justieren von optischen Systemen und lithografischer Prozesstechnik in der Chipfertigung, aber auch von Weltraumteleskopen, könnte mit den »Hightech-Unterlegscheiben« also ein neues Zeitalter beginnen. Physik Instrumente ist auch in der Lage, die neue PI-Rest-Technologie mit der PICMA-Technologie zu Hybridaktoren zu kombinieren, die über die statische Justierung hinaus noch aktive Schwingungskompensationen oder andere nanometergenaue Bewegungen vornehmen können.