Mikroventile

Mikroventile sind winzige Ventile, die den Durchfluss von Gasen oder Flüssigkeiten in Mikro- oder Präzisionssystemen steuern. Sie finden Anwendung in der Mikrofluidik, Lab-on-a-Chip-Geräten, medizinischen Instrumenten, Analysesystemen und der Regelung von Druck und Durchfluss in Laborgeräten sowie in der Elektronik- und Automatisierungstechnik.

Aufbau und Funktionsweise: Mikroventile bestehen typischerweise aus einem Gehäuse, einer Dichtung oder Membrane, einem Ventilsitz und einer Ansteuerungseinheit. Die Ansteuerung kann elektrisch oder pneumatisch erfolgen und beeinflusst Öffnung, Durchfluss und Leckage. Mikroventile gibt es als 2/2-Wege, 3/2-Wege usw., oft normal geschlossen oder normal geöffnet.

Antriebstechniken: Solenoidgetriebene Mikroventile nutzen elektromagnetische Kräfte, piezoelektrische Varianten verwenden die Verformung von Piezoelementen, und MEMS-basierte oder thermo- bzw. pneumatisch angetriebene Typen kommen ebenfalls vor. Die Auswahl hängt von Anforderungen wie Reaktionszeit, Leckage und Medium ab.

Typische Merkmale: geringe Größe, geringer Stromverbrauch und schnelle Ansprechzeiten. Portgrößen liegen häufig im Submillimeter- bis Millimeterbereich. Durchflussrate und Druckbereich sind mediumabhängig, ebenso die chemische Beständigkeit des Materials.

Materialien und Herstellung: Abhängig vom Medium werden Edelstahl, Kunststoffe (z. B. PEEK, PTFE) und Silikonmembranen verwendet. MEMS-Mikroventile basieren auf Silizium oder polymeren Strukturen und erlauben sehr kleine, integrierte Bauformen.

Anwendungsbereiche: medizinische Geräte, Labor- und Analytikgeräte, Mikrofluidik-Chips, Umwelt- und Sensortechnik sowie Automotive- und Elektroniksysteme, in denen präzise Flüssigkeits- oder Gassteuerung erforderlich ist.

Herausforderungen: Leckagen, Temperatur- und chemische Empfindlichkeit, Lebensdauer und Zuverlässigkeit erfordern spezialisierte Tests, Qualitätssicherung und kompatible Materialien.