Die Miniaturisierung von Produkten bei stetig steigendem Funktionsumfang verlangt zunehmend nach Mikrosystemkomponenten hoher Komplexität. Der wachsende Integrationsgrad der Mikrosysteme resultiert in Anforderungen an die Mikrokomponenten, die nicht mehr mit einer SMD gerechten 2,5 D Schichtbauweise erfüllt werden können. Durch die Entwicklung dreidimensionaler Systeme entstehen neue technische Herausforderungen im Bereich der automatisierten Montage. Die heute weit verbreitete manuelle Montage von Mikrosystemkomponenten ist ab bestimmten Produktionsmengen wirtschaftlich nicht mehr tragbar. Gleichzeitig lohnen sich proprietäre Insellösungen nur für sehr hohe Stückzahlen. Für eine rentable Montage im Bereich der Klein- und Mittelserien müssen daher flexible, voll 3D fähige, automatisierte Montagestationen entwickelt werden.

Im Zuge des Forschungsprojektes ForPhoton wird am iwb ein flexibles, automatisiertes 3D-Montagesystem entwickelt. Um die hohen Anforderungen bezüglich Positioniergenauigkeit und 3D-Handhabung korrekt abbilden zu können, wird ein Prototyp zur Montage einer Strahlumlenkeinheit für Laservibrometer aufgebaut.

Die Herstellung der Strahlführungseinheit erfordert die Montage eines Messlasers und zweier Einachs-Mikrospiegel (Abbildung 1) an einen Kunsstoffträger. Aufgrund des dreidimensionalen Strahlengangs müssen die Mikrospiegel ebenfalls dreidimensional gehandhabt und relativ zur Trägerstruktur positioniert werden. Die Funktionsweise der Strahlumlenkeinheit erfordert dabei eine präzise Ausrichtung der Spiegel zum Messlaser mit einer Genauigkeit von ca. 10 μm. 

         

• Abbildung 1: CAD-Modell eines beweglichen Mikrospiegels
  

Durch Detektion des von den Mikrospiegeln reflektierten Laserstrahls soll eine Inline-Justage der Mikrospiegel während des Montageprozesses realisiert werden. Wird der Mikrospiegel bei der Positionierung ausgelenkt, lässt sich durch Erkennung des Reflexionsmusters die exakte Position des Spiegels berechnen. Erfasst wird das Muster über einen CCD-Sensor. Abbildung 2 zeigt schematisch das Konzept der Positionsbestimmung.

• Abbildung 2: Konzept zur Positionsbestimmung mikrooptischer Spiegel
  

Hierzu soll eine technologische und datentechnische Architektur konzipiert werden, die den Zusammenschluss von Produkt (Mikroprojektor) und Montagesystem ermöglicht. In der Themengruppe Montagesystemtechnik des iwb wurde die Strategie MeMo (Mechatronische Montage) entwickelt, die das mechatronische Produkt und seine Komponenten (Sensoren, Aktoren, Software) aktiv in den eigenen Montageprozess einbezieht. Hierbei bildet das Produkt mit dem Montagesystem eine Einheit, in der beide Teilsysteme miteinander über eine Kommunikationsschnittstelle in Kontakt stehen (Abbildung 3). Die Effizienz der automatisierten Montage mechatronischer Produkte kann durch die Anwendung dieser Strategie entscheidend gesteigert werden.

• Abbildung 3: Zusammenschluss von Produkt und Montagesystem durch Anwendung der Strategie MeMo