Glossary Micro Chemical Engineering
| 1st Issue, 04/12/2002 |  | Download Glossary (German) (15 kB) |
Introduction
This glossary has been elaborated by the Industrial Network "Modular Micro Chemical Engineering". The terms used herein have thereby been adapted to the terms of the VDMA-Einheitsblatt 66305 "Modules and Interfaces of Micro Technology" for mechanical and plant engineering. Terms and definitions already allocated in VDMA 66305, have not been used otherwise or with other meaning here. This glossary is expected to further develop conjointly with the relatively new field of micro chemical engineering. Therefore suggestions that contribute to the optimization and extention of this glossary are highly appriciated. Please send such proposals to the E-mail-adress bazzanella@dechema.de .
Currently the glossary is only available in German language. However, an English version will be provided in due course.
1 Grundlegende Begriffe
1.1 Verfahrenstechnik
Gezielte Durchführung physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse innerhalb technischer Apparate.
1.2 Mikro...
Vorsilbe in Benennungen für Begriffe mit der Bedeutung "(sehr) klein"; des weiteren als Vorsatzzeichen µ in der Bedeutung 10-6.
1.3 Mikroverfahrenstechnik
Verfahrenstechnik in technischen Apparaten, deren innere Geometrien Abmessungen im Mikrometer- oder Millimeterbereich aufweisen.
1.4 Mikrosystemtechnik
Kombination von z. B. Mikroelektronik, Mikrosensorik und Mikroaktorik sowie Mikroverfahrenstechnik zu komplexen Mikrosystemen.
1.5 Baustein (für die Mikroverfahrenstechnik)
Mikrotechnische Komponente, die über definierte externe Schnittstellen (siehe 1.10) vom Anwender mit weiteren Komponenten zu einem verfahrenstechnischen Apparat kombiniert werden kann.
1.6 Element (für die Mikroverfahrenstechnik)
Mikrotechnische Komponente, die von einem Bausteinhersteller über definierte interne Schnittstellen (siehe 1.9) mit weiteren Komponenten zu einem Baustein kombiniert wird.
1.7 Anwenderbaukasten (für die Mikroverfahrenstechnik)
Sammlung von kompatiblen Bausteinen (siehe 1.5) zur Kombination durch den Anwender des Baukastens für die Erstellung eines verfahrenstechnischen Apparates beziehungsweise eines verfahrenstechnischen Prozesses durch Kombination verfahrenstechnischer Apparate.
1.8 Herstellerbaukasten (für die Mikroverfahrenstechnik)
Sammlung von mikrotechnischen Elementen (siehe 1.6), aus denen der Hersteller eines Bausteins denselben fertigt.
1.9 Interne Schnittstelle
Schnittstelle an einem mikrotechnischen Element zur modularen Fertigung eines Bausteins. Diese ist nur für den Bausteinhersteller von Interesse.
1.10 Externe Schnittstelle
Schnittstelle an einem Baustein, über die der Baustein mit kompatiblen Bausteinen zu einem verfahrenstechnischen Apparat kombiniert werden kann oder die die Verbindung des Apparats zur makrotechnischen Außenwelt ermöglicht. Diese ist für den Anwender von entscheidender Bedeutung.
2 Begriffe zu Bausteinen
2.1 Bausteinklasse A
Bausteine auf Basis von Keramik-, Glas- oder Siliziummaterialien.
2.2 Bausteinklasse B
Bausteine auf Basis von Leiterplatten- oder Plastikmaterialien.
2.3 Bausteinklasse C
Bausteine auf Basis von metallischen Werkstoffen.
2.4 Sensorbaustein (A1 bis C1)
Signalwandelnde Sensorbausteine sind durch die Wandlung eines Eingangssignals in eine physikalisch darstellbare Größe gekennzeichnet. Mit Hilfe von Sensorbausteinen werden Informationen gewonnen.
2.5 Energiewandelnder und Antriebsbaustein (A2 bis C2)
Energiewandelnde und Antriebsbausteine sind durch eine gesteuerte Energieumwandlung gekennzeichnet. Mit Hilfe von energiewandelnden Bausteinen wird Arbeit verrichtet.
2.6 Signalverarbeitender Baustein (A3 bis C3)
Signalverarbeitende Bausteine bearbeiten Informationen eines Eingangssignals und generieren auf ihrer Grundlage ein Ausgangssignal, das als Information weiterverarbeitet wird.
2.7 Kommunikations-, Energieversorgungs-, Verbindungs- und Gehäusebaustein (A4 bis C4)
Kommunikations- und Energieversorgungsbausteine dienen zur informations- und energietechnischen Verbindung des Mikrosystems mit der Außenwelt. Verbindungsbausteine sind Bausteine, die die bauliche Integrität des Gesamt-systems sowie den Signal-, Energie- oder Medientransport im Gesamtsystem gewährleisten. Gehäusebausteine dienen hingegen zum Abschluß des Mikrosystems gegenüber der makrotechnischen Außenwelt sowie zu seiner mechanischen Verbindung mit der Außenwelt.
2.8 Energietechnischer Funktionsbaustein (A5 bis C5)
Energietechnische Funktionsbausteine dienen zum Übertragen (Koppeln, Leiten), zum Anpassen (Umformen, Sperren, Schalten) oder zum Speichern einer Energie. Dabei findet keine Energiewandlung von einer Eingangsenergie in eine Ausgangsenergie statt.
2.9 Sonderbaustein (A6 bis C6)
Sonderbausteine beinhalten Funktionen, die von den anderen Bausteingruppen nicht abgedeckt werden.
2.10 Verfahrenstechnische Bausteine (A7, B7 oder C7)
Verfahrenstechnische Bausteine (siehe Abschnitt 3) dienen zur Durchführung von verfahrenstechnischen Grundoperationen bei der Umwandlung oder Behandlung von Ausgangsstoffen in einer Folge von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen (siehe 1.1).
2.11 Logik und Signalbaustein
Logik- und Signalbausteine gehören zur Bausteinklasse A3 (siehe 2.6) z.B.: Mikrocontroller, Speicherbausteine, Interfacebausteine, usw.
2.12 Fluidbaustein
Fluidbausteine gehören zur Bausteinklasse A4 bis C4 (siehe 2.7) z.B.: Verbindungsbausteine vertikal mit fluidischem Bus oder Medienzuleitungsbausteine für fluidtechnischen Bus, usw.
2.13 Optikbaustein
Optikbausteine gehören zur Bausteinklasse A4 (siehe 2.7) z.B.: Verbindungsbausteine vertikal mit optischem Bus oder Filterbausteine für optischen Bus, usw.
3 Begriffe zu verfahrenstechnischen Bausteinen
3.1 Prozessbaustein
Oberbegriff für Reaktorbausteine, Mischbausteine, Wärmeübertragungsbausteine, Verweilbausteine und Trennbausteine sowie Benennung für solche Bausteine, die mehrere der genannten Funktionen erfüllen.
3.1.1 Reaktorbaustein
Reaktorbausteine dienen zur Stoffumwandlung durch chemische Umsetzungen und können auf unterschiedliche Weise Katalysatoren integriert enthalten. Man unterscheidet zwischen Reaktorbausteinen für Flüssigphasenreaktionen und für Gasphasenreaktionen, wobei letztere thermische Reaktionen oder heterogen katalysierte Reaktionen sein können.
3.1.2 Mischerbaustein
Mischerbausteine dienen zum Mischen von fluiden Stoffen. Man unterscheidet zwischen Mischerbausteinen für einphasige und für mehrphasige Systeme
3.1.3 Wärmeübertragungsbaustein
Wärmeübertragungsbausteine dienen zur Übertragung von thermischer Energie innerhalb des aus Bausteinen zusammengesetzten mikroverfahrenstechnischen Apparats (siehe 1.7). Man unterscheidet zwischen fluidisch basierten und elektrisch basierten Wärmeübertragungsbausteinen.
3.1.4 Trennbaustein
Trennbausteine dienen zum Trennen von Stoffen. Man unterscheidet zwischen Trennbausteinen für die mechanische, thermische, chromatographische, elektro-osmotische und extraktive Separation.
3.2 Lab-on-a-chip
Baustein für analytische Zwecke, der verschiedene Funktionalitäten wie Fördern, Mischen, Verdünnen, Trennen und Messen auf kleinem Raum durchführt.
3.3 Biochip
Baustein, mit der Funktion eines miniaturisierten biologischen Analysensystems, auf dessen Oberfläche Biomoloküle, wie z. B. Oligonukleotide, DNA oder Peptide immobilisiert sind.
4 Begriffe zu Schnittstellen
Interne bzw. externe Schnittstelle siehe 1.10 und 1.11
4.1 Geometrische Schnittstellen
definieren Gehäuseabmessungen, Lage und Größe von elektrischen, fluidischen oder optischen Kontakten und Maßtoleranzen.
4.2 Elektrische Schnittstellen
definieren die Pinzuweisung elektrischer analoger und digitaler Signale und beinhalten Werte und Toleranzen aller elektrischer Größen wie Spannungsver-sorgung, Logikpegel und Frequenzbereich.
4.3 Fluidtechnische Schnittstellen
definieren Kanalzuweisungen des Fluidbusses und beinhalten Werte und Toleranzen aller fluidischen Größen wie Strömungsgeschwindigkeit und Drücke.
4.4 Optische Schnittstellen
definieren Kanalzuweisungen des Optikbusses und beinhalten Werte und Toleranzen aller optischen Größen wie Lichtwellenlänge, Leistung und Modulationsarten.
4.5 Thermische Schnittstellen
definieren die maximalen Wärmeleistungen von Bausteinen und deren tolerierbare Umgebungstemperaturen. Maximal zulässige Verlustleistungen von Bausteinen und daraus resultierende Aufbau- und Montageregeln werden dabei auf der Grundlage thermischer Simulation festgelegt.
4.6 Mechanische Schnittstellen
definieren stoff-, form- und kraftschlüssige Verbindungen, die mechanische Größen als Energie oder Information übertragen können.
4.7 Verfahrenstechnische Schnittstellen
dienen zum Stofftransport zwischen verfahrenstechnischen Funktionsbausteinen (siehe 2.10) und müssen zu definierenden Temperaturen, Drücken und chemischen Belastungen standhalten.