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MEMS aus Sachsen – Mikrosysteme verbinden die reale mit der virtuellen Welt

Für eine vernetzte Welt sind sie von zentraler Bedeutung: Mikro-Elektro-Mechanische Systeme (kurz: MEMS). Sachsen gehört bei der Entwicklung und Produktion von MEMS weltweit zu den Vorreitern. Denn sächsische Forscher und Unternehmer haben früh erkannt, dass MEMS in einer digitalen Zukunft eine Schlüsselrolle spielen werden.

Die Sächsische Staatsregierung unterstützt die Akteure, indem sie Neuansiedlungen und Wachstum von Unternehmen begleitet und Forschungsprojekte fördert. So hat sich der Freistaat auch im Bereich der MEMS zu einem beeindruckenden Standort entwickelt, der international Beachtung findet.

Was sind Mikro-Elektro-Mechanische Systeme (MEMS)?

Ein Mensch hält einen MEMS Chip zwischen zwei Fingern
MEMS-Lautsprecher  © Fraunhofer ENAS/Schmidt

MEMS sind winzige elektro-mechanische Bauelemente, die sowohl Halbleitertechnik als auch Miniaturmechanik enthalten. Dazu werden kleinste mechanische oder optische Bauelemente wie Sensoren und Aktoren mit mikroelektronischen Schaltungen auf einem Chip kombiniert und wirken dort als System zusammen. Viele technische Geräte sind ohne MEMS nicht realisierbar. Die Vorteile dieser Mikrosysteme im Vergleich zu Makrosystemen sind:

  1. Kostenersparnis: Die Herstellungskosten sind niedrig, und auch der Materialverbrauch ist gering.
  2. Winzige Baugröße: MEMS sind vergleichsweise klein und können auch dort eingesetzt werden, wo nur sehr wenig Bauraum verfügbar ist.  
  3. Effizienz: Der geringe Energieverbrauch ermöglicht den Einsatz in autonomen Systemen.

Wo wird die MEMS-Technologie angewandt?

MEMS-Chip
MEMS-Lautsprecher   © Fraunhofer ENAS

MEMS verbinden die virtuelle mir der realen Welt. Sie werden überall dort benötigt, wo Messwerte erfasst und an elektronische Systeme weitergereicht werden müssen. Beschleunigung, Temperatur, Druck – sehr viele physikalische Größen können mit Hilfe von MEMS ermittelt werden.

Die Anwendungsgebiete von MEMS sind vielfältig und weitreichend, vom Auto bis zur Waschmaschine und von der Medizintechnik bis zur Luft- und Raumfahrt.

Anwendungsbeispiele

Automobilbau: Beschleunigungssensoren unterstützen dabei, Verletzungen zu vermeiden (Airbag) oder wirken bei der Verhinderung von Autounfällen mit.

Medizin: MEMS-Produkte kommen u. a. bei der Erfassung und Ausgabe medizinischer Parameter zum Einsatz.

Telekommunikation: In einem digitalen Mikrofon sind ein Sensor, der Schall in ein elektrisches Signal umwandelt, mit einem Vorverstärker und einem Analog-Digital-Wandler in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) kombiniert. Digitale Mikrofone werden z. B. in mobilen Geräten wie Kameras, Smartphones oder Hörgeräten eingebaut. Ihre Vorteile: Sie sind sehr klein, benötigen sehr wenig Energie, sind wenig störanfällig und können kostengünstig hergestellt werden.

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