Das Studium der Mikrosystemtechnik

Miniaturisierung ist ein Megatrend. Tintenstrahldrucker verspritzen ihre Tinte mit unglaublicher Präzision aus mikromechanisch gefertigten Düsen, mikrometergroße Sensoren in der Fernbedienung der Nintendo Wii Spielekonsole erfassen jede noch so kleine Bewegung der Spieler, digitale Video-Beamer nutzen Millionen hochkomplex angeordneter, beweglicher Mikrospiegel, Mini-Sensoren messen den Reifendruck eines Autos oder helfen beim Einparken und Diabetes-Patienten sind glücklich über implantierbare, winzige Dosiersysteme für eine kontrollierte Insulin-Zufuhr.

Die Mikrosystemtechnik ist längst im Alltag angekommen. So unsichtbar winzig, dass man es noch nicht einmal merkt. Sie ist die Fachrichtung der Ingenieurwissenschaften, die sich mit den kleinsten technischen Komponenten, Maschinen, Systemen und Mikrobauteilen beschäftigt. Eine Mischung aus Feinmechanik, Elektronik, Informatik, Regelungs- und Halbleitertechnik. Ordnet man sie nach den Abmessungen ein, mit denen sie arbeitet, dann liegen die Strukturen im Mikrometerbereich. Kaum zu glauben, ein Mikrometer entspricht einem Tausendstel Millimeter. Zum Vergleich: Der Durchmesser eines menschlichen Haares liegt bei etwa 70 Mikrometer. Die Mikrosystemtechnik forscht und entwickelt also an absolut winzigen technischen Möglichkeiten, die sich zwischen 0,1 und 1.000 Mikrometer bewegen. Und doch rangiert sie größenmäßig noch vor der Nanotechnik, die ja bis auf die Ebene der Moleküle und Atome hinunterreicht. Würde man beispielsweise 10 Atome aneinanderreihen, erhielte man eine Kette von circa 2 bis 3 Nanometern. Also, Mikrosystemtechnik grenzt sich schon dadurch zur Nanotechnologie ab, dass sie nicht mit Millionstel Millimetern arbeitet, sondern mit Tausendstel Millimetern. Zugegeben, echte Winzigkeiten und irgendwie Haarspalterei, aber in diesem Ingenieurbereich ist klein nicht gleich klein und winzig meist nicht winzig genug.

Vorstoß in neue Mikro-Dimensionen
Technisch gesehen ist die Mikrosystemtechnik – neben Mikroelektronik und Mikroverfahrenstechnik – einer der drei Teilbereiche der Mikrotechnik. Während Mikroelektronik sich mit Entwurf und Herstellung von integrierten Schaltkreisen und Halbleitern beschäftigt und die Mikroverfahrenstechnik chemische und physikalische Prozesse innerhalb der Mini-Strukturen untersucht, hat die Mikrosystemtechnik die Fertigung und Realisierbarkeit ganz konkreter, immer winzigerer Produkte zum Ziel. Sozusagen die Miniaturisierung von komplexen Komponenten auf engstem Raum. Oft sind das technische Dinge wie Pumpen, Motoren, Sensoren, Ventile oder Stecker, die Dank neuer Entwicklungen und Fertigungsprozesse immer kleiner und fürs menschliche Auge nahezu unsichtbar werden, denn meist lässt sich das Ganze nur unter dem Mikroskop erkennen.

Entscheidend bei dieser, oft auch als „Schlüsseltechnologie“ bezeichneten Ingenieurdisziplin ist die Kombination verschiedener bereits genannter Mini-Entwicklungen. Damit eröffnet sich eine neue Welt deutlich verbesserter und vorher nicht realisierbarer Produkte. Die „Schrumpfungsprozesse“ gehen dabei weit über die Mikroelektronik hinaus und werden auch in Bereichen wie Mechanik, Fluidtechnik, Optik, Akustik, Chemie und Biotechnik vorangetrieben. So werden winzige Halbleiter und Sensoren in Autos zur Auslösung des Airbags integriert oder optimieren die Motorensteuerung, chemische Mikro-Reaktoren sorgen für Energie in Mini-Komponenten, Mini-Optiken ermöglichen neue schonende endoskopische Geräte in der Medizintechnik oder mikrometerkleine Pumpen und Motoren treiben U-Boote in den menschlichen Blutbahnen voran, die Arterien von Verkalkungen befreien. Viele winzig kleine technische Revolutionen mit großen Folgen für unsere technischen Anwendungen der Zukunft.

Riesige Job-Perspektiven mit Mini-Technik
Da diese Hightech-Entwicklungen fast alle Bereiche des täglichen Lebens und alle technisch-industriellen Branchen durchziehen, sind die Berufsaussichten für Studierende der Mikrosystemtechnik alles andere als winzig. Ganz im Gegenteil, in allen Industriezweigen, in denen die Mikrosystemtechnik angewendet wird, ist der Bedarf an jungen Ingenieurinnen und Ingenieuren extrem groß: Elektronik, Nachrichten- und Kommunikationstechnik, Fahrzeugtechnik, Maschinenbau, Umwelt-, Feinwerk- und Gerätetechnik, Medizintechnik, Pharmazie, Materialwissenschaft, Luft- und Raumfahrttechnik, Biologie oder Automatisierungstechnik. Die Einsatzgebiete reichen dabei von der Forschung und Entwicklung über Konstruktion, Fertigung, Qualitätsmanagement bis hin zu Service und Vertrieb. Und für Leute mit guten Produktideen aus der Welt des Winzigen lohnt sich auch der Weg der eigenen Firmengründung. Laut dem Bundesministerium für Bildung und Forschung beschäftigte die deutsche Mikrosystemtechnik im Jahr 2009 – direkt oder indirekt – rund 766.000 Menschen. Bei einem Umsatzvolumen von mehr als 82 Milliarden Euro erwies sie sich damit selbst in der Wirtschaftskrise als erstaunlich krisenfest.

Interdisziplinäres Studium – alles andere als 'ne Kleinigkeit
So wie in den Mini-Bauteilen der Mikrosystemtechnik ganz unterschiedliche Technologien aus Elektronik, Mechanik, Optik, Informatik oder Chemie miteinander auf engstem Raum zusammenarbeiten, so interdisziplinär sind auch die Studieninhalte dieser innovativen Querschnittsdisziplin ausgerichtet.
Gestartet wird an den Hochschulen meist mit dem klassischen Grundstudium der Ingenieurwissenschaften, dessen Eckpfeiler aus Mathematik, Physik, Informatik und Chemie bestehen. Schon in den ersten Semestern kommen aber auch die Bereiche Elektrotechnik, Materialwissenschaften und technische Mechanik hinzu, bevor es in den weiterführenden Semestern ans echte Spezialwissen geht: Halbleiter- und Mikrosystemtechnik, Regelungstechnik, Mikrosensorik und -aktorik, analoge und digitale Schaltungstechniken, Mikrogalvanik, digitale Signalverarbeitung oder Entwurf und Simulation von Mikrotechnologien. Zudem können die Studierenden an den meisten FHs oder Unis auch noch mögliche Wahlpflichtmodule wie Bionik und Mikrosystemtechnik, Mikroanalytik, Systemgestaltung und Applikation sowie Labor- und Industriepraktika belegen.

Hat man diese profunde mikrosystemtechnische Ausbildung absolviert und seinen Ingenieurabschluss in der Tasche, kann man ingenieurwissenschaftliches Neuland betreten und eintauchen in die spannenden Mini-Welten, die unseren Alltag und all unsere Technologien auch weiterhin sicherlich noch nachhaltig verändern werden. Winzig klein, aber verdammt oho!