Bronkhorst, Demcon en UT starten R&D-project voor microklep

Alexander Pil
20 oktober 2010

Bronkhorst High-Tech, Demcon en FMS gaan samen met de Universiteit Twente een klep ontwikkelen met een slag in de grootteorde van twintig micrometer. Het project heet Mivado (micro-valves for precise flow dosing) en krijgt 200 duizend euro steun van Point-One. De partners zien in eigen huis en daarbuiten genoeg toepassingen van de geminiaturiseerde klep. Ze denken onder meer aan bloeddrukmeters, analyseapparatuur voor microfluidica en industrieel printen.

Een klep is vaak een bottleneck tijdens de miniaturisering van meet- en regelsystemen voor vloeistof- en gasstromen. Bronkhorst verkoopt zelf al jaren flowmeters en -controllers, maar de ingebouwde microsensor bestaat nog altijd uit een conventioneel ventiel. ’Dat ventiel is eigenlijk veel te groot, vanwege die klep‘, aldus technisch directeur Wybren Jouwsma. Het principe van een microsensor is al een kwart eeuw geleden ontwikkeld door de Twentse hoogleraar Jan Fluitman. Er is ook al gewerkt aan een microklep, maar veel verder dan een basisidee is het nog niet gekomen.

Point-One steekt 200 duizend euro in de ontwikkeling van microkleppen.

De grootste uitdaging is dat een klep betrouwbaar heel vaak open en dicht moet. Daarbij kan de klep op microschaal blijven plakken aan de zitting waardoor er bij het openen materiaal kan achterblijven. Het gevolg is dat de klep niet meer netjes kan sluiten en er lekkage optreedt. Bijkomend probleem van de plakkende klep is dat er veel kracht nodig is om hem te openen en er dus grote, externe actuatoren nodig zijn.

Het onderzoek in het Mivado-project richt op fysische actuatieprincipes die een slimme integratie van klep en actuator in een micro-elektromechanisch systeem (Mems) mogelijk maken. Opties voor aandrijving zijn onder meer elektromagnetisch, piëzo-elektrisch en thermisch. De onderzoekers weten op voorhand niet welke kandidaat het beste resultaat geeft. Piëzo is een mogelijkheid omdat daarmee de benodigde grote kracht kan worden geleverd bij de gevraagde slag. Nadeel is dat piëzo een extra micro-assemblageslag vergt in de productie.

Ansys Digital Twin Conference

De UT brengt haar kennis in op het gebied van Mems, Demcon is gespecialiseerd in het ontwerp van mechatronische systemen. Samen zullen zij de generieke technologie ontwikkelen voor robuuste geminiaturiseerde, geïntegreerde klepactuatoren. Bronkhorst en FMS dragen daarbij de potentiële toepassingen aan. Zij zullen met de projectresultaten concrete producten op de markt brengen. ’De ontwikkeling van zo‘n microklep is een taaie klus, die Bronkhorst niet alleen zou aankunnen en ook niet zou kunnen financieren‘, aldus Jouwsma. ’Als het lukt, dan hebben we er een heleboel klanten bij, met name op het gebied van analysetechnieken.‘