Mikrofluidik: Komplexe Strukturen in hartspröden Materialien

Die Mikrofluidik befasst sich mit der Kontrolle kleiner Flüssigkeitsvolumina und wird als Schlüsseltechnologie in der Analytik eingestuft. Mögliche Anwendungen von mikrofluidischen Komponenten sind beispielsweise innerhalb der Biotechnologie, Arzneimittelforschung oder (Point-of-Care-) Diagnostik zu finden.

Exemplarische Anwendungen:

Lab-on-a-chip
Organ-on-a-chip
Mikroanalyse Systeme
Mikroreaktoren

Bei besonders anspruchsvollen Anwendungen der Mikrofluidik überwiegen die Vorteile von hartspröden Materialien wie Glas deren Nachteile:

	Glas	Polymer	Keramik
Optische Eigenschaften	+++	+	--
Chemische Widerstandsfähigkeit	++	o	+++
Oberflächeneigenschaften	++	o	--
Thermische Stabilität	++	+	+++
Hydrophilie	+++	-	/
Lagerbeständigkeit	+	-	+++
Reproduzierbarkeit	++	o	/
Beschichtungsfähigkeit	+	o	--
NRE-Kosten	+	--	--
Preis pro Stück (Serie)	-	+++	--

Quelle: Courtesy of CfBI’s MF consortium „Desing for Microfluidic Device Manufacture Guidelines“, V5

Exemplarische Materialien:

Quarzglas
Borosilikatglas
Kalziumfluorid
Zerodur
Zirkoniumdioxid
Siliziumkarbid

Herstellbare Geometrien:

Mikrolöcher
Vertiefungen
Reservoirs
Komplexe 3D-Kanäle
Verzweigungen
Gewinde
Einlass-/Auslassöffnungen
und weitere…

Durch unser hochpräzises 5-Achs-CNC-Bearbeitungsverfahren können dreidimensionale mikrofluidische Strukturen aus Glas auch bei kleinen Losgrößen und komplexen Geometrien wirtschaftlich hergestellt werden. Es erfolgt eine anwendungsspezifische Auswahl verschiedener hartspröder Materialien (z.B. Calciumfluorid für Anwendungen in der Raman-Spektroskopie).

Unsere Technologie bietet folgende Vorteile gegenüber den verfügbaren Fertigungsmöglichkeiten:

	Ätzverfahren	Laserverfahren	Selektives Laserätzen (SLE)	ShapeFab (kombinierte CNC Bearbeitung)
Fast Prototyping / kleine und mittlere Losgrößen	𐄂	✔	✔	✔
Hohe Stückzahlen	✔	𐄂	𐄂	𐄂
Keine Verwendung von umweltschädlichen Chemikalien	𐄂	✔	✔	✔
Geringer Wärmeeintrag in das Bauteil	✔	𐄂	𐄂	✔
Hohes Aspektverhältnis	𐄂	✔	✔	✔
Selektive Politur	𐄂	𐄂	𐄂	✔
Senkrechte Kanalwände	𐄂	𐄂	✔	✔
Übergang verschiedener Kanaltiefen	𐄂	𐄂	✔	✔