Mikroabformung für Anwendungen in der Biotechnologie

Bei der Entwicklung von neuen Komponenten und Systemen für die molekulare Biotechnologie kommt mikrotechnischen Fertigungsverfahren heute eine Schlüsselrolle zu. Für die Realisierung solcher Bauteile wird bisher vorwiegend auf die aus der Mikroelektronik bekannte Planartechnik und deren Standardmaterialien Silizium und Glas zurückgegriffen. Geringere Herstellkosten und somit die Möglichkeit, preiswerte mikrostrukturierte Einwegartikel anbieten zu können, können aber nur durch Verwendung von Kunststoffen erreicht werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden Grundlagenkenntnisse bezüglich der Mikroabformung von Kunststoffen zur Herstellung von miniaturisierten Biotechnikbauteilen erarbeitet. Zur Untersuchung der Möglichkeiten und Grenzen werden alle Teilbereiche der Mikroabformung bearbeitet: die Herstellung der mikrostrukturierten Formen, die Materialpalette, die Abformtechnik sowie die Verbindungstechnik. Die Untersuchungen werden dabei anhand beispielhaft ausgewählter konkreter Produkte durchgeführt. Für die Herstellung der mikrostrukturierten Formen werden verschiedene Verfahren getestet: Mikrozerspanung, Laserablation und Galvanoformung, Ätzen von Silizium mit und ohne Galvanoformung sowie Elektronenstrahllithographie und Galvanoformung. Für die Abformung von Mikrostrukturen werden heute üblicherweise die Verfahren Heißprägen oder Spritzgießen verwendet. Beide Verfahren kommen im Rahmen dieser Arbeit zur Anwendung und werden im Zusamnmenhang mit Problemen, die aufgrund der Besonderheiten der Biotechnikbauteile auftreten, modifiziert. Zusätzlich wird das Spritzgießsonderverfahren Spritzprägen überprüft. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass das Spritzprägen ein hohes Potential zur Herstellung von miniaturisierten Biotechnikbauteilen besitzt. Bei der Verbindung dieser Bauteile müssen verschiedenste Aspekte wie Fügeflächen- und Strukturdimensionen oder Oberflächenveränderungen berücksichtigt werden. Die Verfahren Kleben per Kapillarkräften, Kleben per Tampondruckverfahren, Diffusionskleben mit Vakuum und Anpressen eines Deckels durch Federkraft werden erfolgreich angewendet. Für zukünftige Entwicklungen stehen dem Anwender nun grundlegende Kenntnisse sowie verschiedene Empfehlungen zur Verfügung.