{"id":92,"date":"2014-10-13T12:13:32","date_gmt":"2014-10-13T10:13:32","guid":{"rendered":"http:\/\/nanoss.apps-1and1.net\/?page_id=92"},"modified":"2017-06-20T12:35:50","modified_gmt":"2017-06-20T10:35:50","slug":"faq-nanos3dsense","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/nanoss.de\/de\/faq-nano3dsense\/","title":{"rendered":"FAQ"},"content":{"rendered":"

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\n\t\t\t\t\u2193 Was ist nano3DSense?<\/strong>\t\t\t<\/h4>\n\t\t\n\t\t
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nano3DSense<\/a> ist ein patentiertes maskenloses Lithographieverfahren, das es erm\u00f6glicht, neuartige sensoraktive Nanomaterialien zur Kr\u00e4fte-, Druck- oder Dehnungsmessung nanometergenau und\u00a0dreidimensional auf kundenspezifischen Unterlagen aufzudrucken (3D Nanodruck). Unsere elektronisch auslesbaren Sensoren werden in modernen Elektronenmikroskopen (SEM) additiv im 3D-Druckverfahren hergestellt und erreichen Linienbreiten von unterhalb 10 Nanometer, bei einer Positioniergenauigkeit von weniger als 2 Nanometer. Die\u00a0Kantenrauigkeit der Sensoren liegt bei unterhalb 1 Nanometer.<\/p>\n

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\"Circuit\"<\/a><\/p>\n

nano3DSense<\/a> ist – im Gegensatz zu den meisten anderen Mikrostrukturierungsverfahren – ein maskenloses Lithographieverfahren und Einzelschrittprozess, mit dem der einfache Aufbau von sowohl 2D- als auch 3D-Sensorstrukturen m\u00f6glich ist. Dabei sind die Sensoren bereits nach der Herstellung im 3D-Druck sofort f\u00fcr die Messung einsatzbereit.<\/p>\n

Da\u00a0nano3DSense<\/a> kein Silizium oder Silizium verarbeitende Prozesse (Reinraum, Masken, Belichtung, Stepper, Nasschemie usw.) ben\u00f6tigt, lassen sich\u00a0konsequent mehr als 250 bekannte Prozessschritte aus der Mikrosystemtechnik einsparen. Daher ist\u00a0nano3DSense<\/a> sowohl f\u00fcr die \u201eSchnelle Prototypenentwicklung\u201c (\u201eRapid Prototyping\u201c), z.B. in F&E, als auch f\u00fcr die adaptive Serienproduktion, z.B. f\u00fcr\u00a0hoch profitable dedizierte Kleinserien, bestens geeignet.<\/p>\n

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\n\t\t\t\t\u2193 Warum wurde nano3DSense entwickelt?<\/strong>\t\t\t<\/h4>\n\t\t\n\t\t
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Konventionelle Verfahren zur Kr\u00e4fte-, Druck- oder Dehnungsmessung (wie z.B. optische, piezoelektrische, piezoresistive und kapazitive Methoden) sto\u00dfen hinsichtlich ihres Miniaturisierungspotentials h\u00e4ufig an ihre physikalischen Grenzen.<\/p>\n

Bei den optischen Verfahren beispielsweise, stellt die Beugungsgrenze des Lasers, die nicht kleiner als 1,4 \u00b5m (HWFM, \u201eHalf Width at the Full Maximum\u201c) werden kann, eine nat\u00fcrliche Barriere f\u00fcr die weitere Miniaturisierung von optischen Sonden dar.<\/p>\n

\u00c4hnlich sieht es mit anderen Sensoren, wie z. B. Piezoresistoren, aus. Da diese komplizierte Dotierungsprozesse im Reinraum erfordern, ist das Miniaturisierungspotential \u00fcblicherweise hier bereits mit Abmessungen von 20\u201350 \u00b5m ausgesch\u00f6pft.<\/p>\n

Bei der Wahl der Kraftunterlage sind traditionelle Verfahren zur Kr\u00e4ftemessung\u00a0au\u00dferdem meist auf Silizium beschr\u00e4nkt und k\u00f6nnen maximal nur in der Ebene (2D) arbeiten.<\/p>\n

Mit\u00a0nano3DSense<\/a> sind der Miniaturisierung und bei der Wahl der Kraftunterlage praktisch keine Grenzen mehr gesetzt. Im Bedarfsfall werden Sensorgr\u00f6\u00dfen bis unterhalb 10 nm erreicht, die auf eine gro\u00dfe Anzahl unterschiedlicher Materialien einfach aufgedruckt werden und sofort einsatzbereit sind. nano3DSense<\/a> bietet als weiteren Vorteil die M\u00f6glichkeit, Sensoren sogar auf\u00a0Kraftunterlagen mit beliebiger dreidimensionaler (3D) Geometrieform, direkt aufzubringen.<\/p>\n

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\n\t\t\t\t\u2193 Warum ist Miniaturisierung \u00fcberhaupt wichtig?<\/strong>\t\t\t<\/h4>\n\t\t\n\t\t
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  1. Miniaturisierung f\u00fchrt zu kleineren Sensoren, die besser f\u00fcr mikroskopische Details aus der Messumgebung geeignet sind. Die Leistungseigenschaften, wie z.B. Empfindlichkeit und Signalqualit\u00e4t (Signal-Rausch-Pegel), nehmen mit zunehmender Verkleinerung des Sensors in der Regel ebenfalls zu.<\/li>\n
  2. Bei speziellen Anwendungen mit gro\u00dfem Datenaufkommen (z.B. Analytik, Echtzeitmessungen von Kr\u00e4ften), l\u00e4sst sich die Geschwindigkeit bzw Durchsatz der\u00a0Signalverarbeitung mit\u00a0miniaturisierten Systemen erheblich steigern.<\/li>\n<\/ol>\n

    \"NanoWorld\"<\/a><\/p>\n

    Wenn besondere Anforderungen auf engstem Raum (z.B. an minimalinvasive Systeme) gelegt werden, kommen die Vorteile der nano3DSense<\/a> am besten zum tragen. Bei gleichem Messbereich jedoch verbesserten Leistungsdaten kann ein Messwandler (Transducer) auf Basis von nano3DSense<\/a> bis um einem Faktor 100 fach <\/strong>kleiner gefertigt werden, als z.B. herk\u00f6mmliche Piezoresistoren.<\/p>\n

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    \n\t\t\t\t\u2193 Warum sind Sensoren auf Basis von nano3DSense bis zu 500 mal empfindlicher als herk\u00f6mliche Halbleitersensoren, z.B. Piezoresistoren ?<\/strong>\t\t\t<\/h4>\n\t\t\n\t\t
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    Die Sensitivit\u00e4t von\u00a0nano3DSense<\/a> kann ganz nach Ihren W\u00fcnschen und Bedarf den tats\u00e4chlichen Anforderungen angepasst werden. Die mechanische Verbiegung eines Substrates (z.B. Krafthebel (Cantilever), Druckmembran) durch eine von au\u00dfen hervorgerufene Kraft h\u00e4ngt stark vom E-Modul (Young’s Module) E sowie der Dicke des Substrates ab. Sie ist gegeben durch die Stoney’sche<\/em> Gleichung (Bild unten). Unten stehende Tabelle vergleicht einen handels\u00fcblichen Halbleiter-Piezowiderstand mit\u00a0nano3DSense<\/a> Sensoren f\u00fcr unterschiedliche Materialien und Dicken. Durch eine optimale Variation von Geometrie und Materialsteifigkeit kann eine bis zu 550 fach h\u00f6here Materialverbiegung erzielt und damit die Sensitivit\u00e4t drastisch verbessert werden. Nur mit\u00a0nano3DSense<\/a> k\u00f6nnen Dehnungssensoren auf unterschiedlichen Materialien und Geometrien einfach und mit hoher Sensitivit\u00e4t aufgedruckt werden. Konventionelle Piezoresistoren bieten diesen Vorteil nicht, da sie aufgrund des komplizierten Dotierungsprozesses eine Mindestdicke des Substrates (typischerweise 1-3 \u00b5m) sowie Silizium als Baismaterial erfordern.<\/p>\n

    \"NanosSense-Performance\"<\/a><\/p>\n

    Bild und Tabelle: Die mechanische Verbiegung \u0394z eines Cantilevers (eingespannter Biegebalken) aufgrund einer \u00e4u\u00dferen Kraft h\u00e4ngt stark von der Dicke t sowie dem E-Modul (Young’s Module) E ab (Stoney’sche Gleichung).Unter Verwendung von weichen und d\u00fcnnen Materialien kann die Empfindlichkeit drastisch verbessert werden.<\/p>\n

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    \n\t\t\t\t\u2193 Kann ich mit nano3DSense ein stabiles Sensorsignal erwarten? (z.B. im Vergleich mit Piezoresistoren)<\/strong>\t\t\t<\/h4>\n\t\t\n\t\t
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    Sensoren zur Kraft-, Druck- oder Auslenkungsmessung auf Basis von nano3DSense<\/a> sind leistungsf\u00e4hige langlebige Messvorrichtungen, die sowohl f\u00fcr Kurzeitmessungen, als auch im Dauerbetrieb \u00fcber ausgezeichnete Leistungsmerkmale verf\u00fcgen. Gleichg\u00fcltig ob im hochfrequenten Dynamikbetrieb oder f\u00fcr statische Messungen.<\/p>\n

    Ein mittels nano3DSense<\/a> im 3D-Druck hergestellter Nanosensor ist aus einem robusten Nanokompositmaterial aufgebaut, das aus nanogranularen Metallgruppen besteht, die statistisch verteilt in eine Kohlenstoffmatrix eingebettet sind (\u00e4hnlich wie man es von \u201eCermets = (Ce)ramic + (Met)allic\u201c kennt).<\/p>\n

    \"Deflection<\/p>\n

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    Perfekt konzipiert f\u00fcr anspruchsvolle Anforderungen<\/h3>\n

    Sensoren auf Basis des nano3DSense<\/a> 3D-Drucks sind perfekt konzipiert, um auch anspruchsvollen Sensoranforderungen, wie z.B. Temperaturbest\u00e4ndigkeit und H\u00e4rte, elastische Deformierbarkeit und sehr stabile elektrische Eigenschaften, zu gen\u00fcgen. Nachfolgende Abbildungen zeigen beispielsweise Stabilit\u00e4tskurven (Degradationskurven), die sowohl in Kurzzeit- als auch Langzeitmessungen \u00fcber ein hervorragendes Leistungsverhalten verf\u00fcgen. Mit Hilfe einer Vollbr\u00fccke aus vier identischen nano3DSense<\/a>-Sensoren, beispielsweise, lassen sich exzellentes Linearit\u00e4tsverhalten und \u2013 dank der sehr geringen Sensorabmessungen \u2013 ein extrem niedriger Leistungsverbrauch erzielen. \u00a0Querempfindlichkeiten, z.B. hervorgerufen durch Temperaturdrift, k\u00f6nnen ohne weitere Kompensationsvorrichtungen wirkungsvoll behoben werden.<\/p>\n

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    \"kurzzeit-langzeit-stabilitat\"<\/p>\n

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    In rauer Umgebung unter Beweis gestellt<\/h3>\n

    nano3DSense<\/a> wurde f\u00fcr extreme Arbeitsbedingungen konzipiert und unter anspruchsvollen Messaufgaben getestet, wie z.B. in der Rasterkraftmikroskopie (engl.: atomic force microscopy, AFM). Nachfolgende Abbildungen zeigen Rasterkraft-Bildaufnahmen, die mit einem auf einem kommerziell erh\u00e4ltlichen AFM-Cantilever voll integrierten nano3DSense<\/a> -Sensor gerastert wurden. F\u00fcr den Einsatz im Rasterkraftmikroskop muss ein Kraftsensor normalerweise gr\u00f6\u00dften mechanischen und elektrischen Belastungen standhalten. Da der AFM-Cantilever samt integriertem Sensor unter hohen mechanischen Schwingungen (> 1 Hz) betrieben wird, sind f\u00fcr ein einziges gerendertes Rasterbild oft mehrere Milliarden Biegezyklen erforderlich. Kraftsensoren auf Basis der nano3DSense<\/a> -Technologie k\u00f6nnen m\u00fchelos unter solchen und anderen rauen Bedingungen (z.B. Fl\u00fcssigkeiten, hohe Temperaturen > 500\u00b0C) betrieben werden und stellen ausgezeichnete Leistungsdaten mit hoher Best\u00e4ndigkeit sowohl im Kurzeit- als auch Langzeitbetrieb bereit.<\/p>\n

    Weitere Informationen finden Sie in unseren Artikel, der von Wissenschaftsverlag \u201eNature\u201c in der September 2016-Ausgabe des \u201eNature Communications\u201d Magazins ver\u00f6ffentlicht wurde.<\/strong><\/a><\/h4>\n

    \"afm-vivo-images-rat-tail-and-e-coli2-with-large-letters-2\"<\/p>\n

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    \n\t\t\t\t\u2193 Ist nano3DSense f\u00fcr die Sensor-Serienfertigung geeignet?<\/strong>\t\t\t<\/h4>\n\t\t\n\t\t
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    Ja. nano3DSense<\/a> ist ein voll automatisierter Batch-Prozess, der er erlaubt, Sensoren von gleich bleibender Qualit\u00e4t in St\u00fcckzahlen zu mehreren hunderttausend pro Jahr und Produktionsger\u00e4t<\/strong> in Serie zu fertigen. Unsere patentierte 3D-Nanodruck-Technologie wurde von Anfang an entworfen, um h\u00f6chsten Qualit\u00e4tsstandards, wie Reproduzierbarkeit und Zuverl\u00e4ssigkeit, zu gen\u00fcgen.<\/p>\n

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    \"Batch<\/p>\n

    Bild<\/strong>: Serienfertigung\u00a0im Batch-Prozess von Kraft- und Drucksensoren mit nano3DSense\u00a0 <\/sup><\/a>auf Wafer-Ebene gen\u00fcgt h\u00f6chsten Qualit\u00e4tsstandards<\/p>\n

    \"Demo-Reproduzierbarkeit\"<\/p>\n

    Bild<\/strong>: An gleichbleibende Qualit\u00e4t unserer Sensoren im Batchprozess legen wir die h\u00f6chsten Ma\u00dfst\u00e4be<\/p>\n

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    \n\t\t\t\t\u2193 Was bedeutet \u201ePlattform-Technologie\u201c und wie kommt nano3DSense in meine Applikation?<\/strong>\t\t\t<\/h4>\n\t\t\n\t\t
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    nano3DSense<\/a> wurde als universell einsetzbare Sensorik-Plattform und f\u00fcr eine Vielzahl von Anwendungen aus der Kraft-, Dehnungs-, und MEMS\/NEMS-Sensorik entwickelt und optimiert.<\/p>\n

    Dort wo Miniaturisierung und Adaptivit\u00e4t an die Messumgebung in Industrie und F&E entscheidend sind, k\u00f6nnen die Vorteile von\u00a0nano3DSense<\/a> am besten ausgereizt werden. Dank der hohen Flexibilit\u00e4t werden auch schwierige Aufgabenstellungen aus der Messtechnik bedient, die mit traditionellen Verfahren nicht oder nur noch aufwendig zu l\u00f6sen sind.<\/p>\n

    Dabei fungiert\u00a0nano3DSense<\/a> als flexibler Signalwandler (Transducer) zwischen der Messgr\u00f6\u00dfe und den Anwendungen unserer Kunden (siehe Grafik).<\/p>\n

    Durch physikalische Schnittstellen, die wir gemeinsam mit unseren Kunden definieren, schaffen wir eine dediziert Br\u00fccke, die die zentralen Mess-Anforderungen des Endkunden optimal mit den Applikationen (Hard- und Software) verbindet.<\/p>\n

    \"nanoss-migration-deutsch\"<\/p>\n

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    Sie haben weitere Fragen, aber finden hier keine Antwort? Kontaktieren Sie und f\u00fcr ein unverbindliches Beratungsgespr\u00e4ch.<\/a><\/h4>\n

    Lesen Sie weiter:<\/h3>\n

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    nano3DSense auf einen Blick<\/span><\/a><\/h4>\n

    Top Down vs. Bottom-Up<\/a><\/span><\/h4>\n

    3D-Nanodrucker<\/a><\/span><\/h4>\n

    nano3DSense-Sensorprinzip<\/a><\/span><\/h4>\n

    Spezifikationen<\/a><\/span><\/h4>\n

    FAQ: nano3DSense<\/a><\/span><\/h4>\n