Modellierung und Validierung der Krafterzeugung mit Stick-Slip ...

28 2. Stand der Forschung
Verkapselung, Schleifen, die Gestaltung der Anbindung und das Verschweißen
von Fasern sind wichtige Teilgebiete.
• Die Biomedizin beziehungsweise Biotechnologie gewinnt zunehmend an Bedeutung.
Biologische Zellen sind häufig im Fokus der Bemühungen, hier die
Separierung von Zellen, die Integration, der Materialtransfer zur und von
der Zelle oder die Umorganisation biologischer Strukturen.
• In der Luft- und Raumfahrt ist die genaue Ausrichtung verschiedenster
Kamerasysteme wichtig.
• Allgemein sind hochgenaue Positionierer Grundlage der Ultrapräzisions-
Prozesstechnik. Damit werden Prozesse mit Toleranzen in der Größenordnung
100nm bezeichnet. Die Wiederholbarkeit der Positionierer sollte dann
besser als 10nm sein.
Es zeigt sich, dass die Anwendungsgebiete sehr vielfältig sind und jeweils eigene,
spezielle Anforderungen mitbringen. Einige Anwendungen sind im Folgenden
beschrieben.
Mit dem Rollbot wurden im Rahmen des RoboSEM-Projekts Zellen manipuliert
[60, 61]. Der Rollbot ist in eine Automationsumgebung eingebettet, so dass
das automatisierte Ansaugen von Zellen mittels einer Pipette und das gezielte
Ausstoßen an der Zielposition gezeigt werden können. Zusätzlich ist das System
in der Lage, verschiedene Zelltypen zu unterscheiden und so einen Sortierprozess
durchzuführen. Solche Prozesse sind in der Biotechnik und der Biomedizin von
grundlegender Bedeutung.
Ein Verfahren zur Kraftregelung bei der Penetration von Zellen hat Xie präsentiert
[62]. Der klassische Versuchsaufbau mit Feinpositionierern, Kraftsensor
und Bildverarbeitung wird durch das Verfahren auf Basis der Impedanzregelung
in die Lage versetzt, Zellen schonend zu penetrieren und damit die Gefahr des
Zelltods zu minimieren.
Weiterhin gibt es Systeme auf der Basis von Mikrorobotern zur Manipulation
kleinster Partikel. In [63] wurde ein Rastersondenmikroskop durch einen Nanoroboter
erweitert (der genaue Typ ist nicht angegeben). Dadurch ist das gezielte
Untersuchen parasitärer Kräfte möglich („sticking effects”), welche auf Partikel
kleiner 100µm wirken. Dabei spielt die Kraftmessung zwischen 1 - 1000nN eine
große Rolle. Als weitere Anwendung wurden 200µm große Glaskugeln auf
Cantilevern platziert oder in Mikrokugellager eingebaut.
Die Untersuchung von Kohlenstoff-Nanoröhren erfordert ebenfalls die Verwendung
hochpräziser Positionierer [64–66]. Im Vordergrund dieser Messungen
stehen die herausragenden mechanischen und elektrischen Eigenschaften von