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Mikrofluidik

Starker Motor macht Druck

Präzise Mikrodosierung nach dem Endloskolben-Prinzip

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Andreas Eiler* / Ute Drescher

Der Trend zur Miniaturisierung zieht sich durch alle Branchen; immer mehr Funktionen sollen in möglichst wenig Raum untergebracht werden. Die immer kleineren Produktgrößen stellen die Automatisierungstechnik jedoch vor Herausforderungen, wenn es gilt, Lötpasten, Klebstoffe, Schmier-, Verguss- oder Dichtmittel gezielt und genau dosiert aufzubringen. Präzisionsdispenser sind deshalb auf kleine, leistungsstarke Antriebe angewiesen.

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ViscoTec/Jenoptik
ViscoTec/Jenoptik
(Bild: Viscotec/Jenoptik)

In der Mikrodosierung von fließfähigen Medien sind Volumina von wenigen Mikrolitern typisch. Speziell hier sind Präzision, Wiederholgenauigkeit und Zuverlässigkeit gefragt. Mit den Mikrovolumendosierern der Marke Preeflow hat die Visotec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH – das Unternehmen stellt Dosieranlagen und Dosierkomponenten für halbautomatische und vollautomatische Produktionsanlagen sowie Montageprozesse her – bereits vor knapp 10 Jahren im Bereich der Präzisionsdispenser Maßstäbe gesetzt. Mittlerweile haben sich die Geräte am Markt etabliert; die Verkaufszahlen liegen inzwischen im fünfstelligen Bereich. Die kleinen Dosierer sind weltweit in vielen unterschiedlichen Branchen im Einsatz und das oft rund um die Uhr und sieben Tage in der Woche.

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Typische Anwendungen reichen von der Halbleiter- und Elektronikfertigung über Optik und Photonik bis hin zu Biochemie oder Medizintechnik. Dosiert werden können viele unterschiedliche Flüssigkeiten. Die Bandbreite reicht von „A“ wie anaerobe Klebstoffe bis „Z“, wie Zinkchlorid-Lösungen „Es lassen sich sowohl ein- als auch zweikomponentige Fluide verarbeiten“, ergänzt Thomas Diringer, Manager Busines Unit Components & Devices bei Visotec. „Bei zwei Komponenten ist garantiert, dass diese im richtigen Mischungsverhältnis präzise und synchron zugeführt werden. Die Wiederholgenauigkeit der Systeme liegt dabei nahezu bei 100 %“, erklärt Diringer.

Die Dosierer sind modular aufgebaut, was beispielsweise die Reinigung bei einem Medienwechsel erleichtert. Sie bestehen aus dem eigentlichen, leicht zerlegbaren Dispenser, einer Antriebseinheit und einem separaten Steuergerät. „Mit vier Modellen im einkomponentigen und zwei Modellen im zweikomponentigen Bereich können wir so kontinuierliche Fördermengen von 0,12 bis 60 ml je Minute abdecken. Benötigt man eine punktuelle Dosierung, so lassen sich als Minimalmenge ab 1 µl gezielt platzieren. Und eine weitere Innovation ergänzt nun unser Portfolio: Ein volumetisches Sprühsystem für präzises Sprühen von Fluiden“, umreißt Diringer das Produktspektrum.

Rotor fördert Medium präzise durch Verdrängen

Dabei ist die prinzipielle Funktionsweise der Präzisionsdosierer einfach zu verstehen: Herz der Dispensereinheit ist ein rotierendes, absolut druckdichtes Verdrängersystem. Es besteht aus einem selbstdichtenden, inneren Rotor und dem äußeren Stator. Über eine gesteuerte Drehbewegung des Rotors wird das Fördermedium durch Verdrängen gefördert. Das Wechseln der Drehrichtung erlaubt dem System auch rückwärts zu fördern. Dies ermöglicht einen sauberen, kontrollierten Materialabriss ohne Nachtropfen. Das Medium selbst wird dabei schonend ohne Veränderung in der Struktur transportiert.

Außerdem ist das System so ausgelegt, dass es mit Wasser bis zu 2 bar Förderdruck selbstdichtend ist. Mit zunehmender Viskosität nimmt dann die Eigendichtung noch weiter zu. Dosierdrücke von 16 bis 20 bar sind ohne Weiteres möglich. Dieser hohe Förderdruck wiederum erlaubt erst den Einsatz kleinerer Nadel- und Düsenquerschnitte für feinere Auftragsflächen. Zudem ist es möglich, bei hochviskosen Medien einen Grundvordruck anzulegen. So ist bei selbstnivellierenden Flüssigkeiten kein Drucktank erforderlich.

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