Präzise Positioniertechnik auf Zukunftskurs

Scott Jordan, Ellen-Christine Reiff

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Zusammenfassung

Die Präzisionspositioniertechnik hat sich in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich weiterentwickelt; heute wird sie immer „intelligenter“ und es gibt bereits hochspezialisierte Systeme, die innerhalb kürzester Zeit die beste Positionierung und Orientierung einzelner Elemente selbständig bestimmen können. Eine simultane Positionsoptimierung erhöht den Durchsatz und senkt die Fertigungskosten für optische und photonische Systeme. Konkrete Beispiele dafür finden sich in der Siliziumphotonik bei
Waferprobing und Packaging sowie in der Nano-Robotik und Mikro-Montage. „Intelligente“ Positioniersysteme werden zukünftig aber auch in anderen Anwendungen Auswirkungen haben (Bild 1).

Ende der 70er Jahre wurden erstmals Computer über optische Fasern miteinander verbunden. Seitdem hat der Einsatz optischer Übertragungssysteme auf Glasfaserbasis die Kommunikationsinfrastruktur massiv verändert. Auch die benötigte Positioniertechnik, um Glasfasern mit aktiven optischen Komponenten, wie Foto- und Laserdioden oder mit Wellenleiterstrukturen zu verbinden, hat rasante Fortschritte gemacht. So sind einerseits die mechanischen Manipulatoren immer besser geworden (z.B. Hexapoden), andererseits sind zu den bekannten Antriebskonzepten wie DC-Servo-, Schritt- und Linearmotoren extrem schnelle, steife Piezomotoren und kleine Stick-Slip-Positioniersysteme für größere Verfahrwege mit Nanometerauflösung hinzugekommen. Linear-Encoder mit Submikrometer-Auflösung, die früher nur in sehr teuren Positioniersystemen einsetzbar waren, lassen sich aufgrund gesunkener Kosten mittlerweile in vielen Anwendungen integrieren: von großen Portal-Lösungen bis zu kleinen, nur streichholzschachtelgroßen Nanopositionierern. Auch die Motioncontroller wurden weiterentwickelt, an die speziellen Anforderungen angepasst und um Schnittstellen erweitert, die sowohl proprietäre Busse als auch offene Ansätze wie EtherCAT einschließen. Sie bieten mittlerweile stark differenzierte Funktionen, mit deren Hilfe sich die einzelnen Achsen und deren Bewegungen für die entsprechende Aufgabe optimieren lassen.

Über die Autoren

Scott Jordan: Head of Photonics bei PI und PI Fellow

Ellen-Christine Reiff, M.A.: Redaktionsbüro Stutensee

Diesen Artikel zitieren

Scott Jordan, Ellen-Christine Reiff (2019): Präzise Positioniertechnik auf Zukunftskurs, in: Wolf-Dieter Prenzel (Hrsg.), Jahrbuch Optik und Feinmechanik 2019, Görlitz: Optik-Verlag

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