Twente (NL) – Trillingen of de kleinste bewegingen kunnen in precisiemachines het eindproduct volledig verprutsen. Het Drebbelinstituut van de Universiteit Twente ontwikkelde de Smart Disc. Die corrigeert elke trilling door gewoon terug te trillen.
Een piëzo-elektrisch kristal doet het belangrijkste werk in de Smart Disc. 'Piëzo' is Grieks voor druk en piëzo-elektrische kristallen hebben dan ook de wonderlijke eigenschap dat ze mechanische energie omzetten in elektrische energie. Als je op het kristal drukt, gaat er een stroom lopen met een behoorlijk voltage. En andersom werkt het ook. Zet een spanning over het kristal en het kristal zet uit.
Ir Jan Holterman gebruikte de eigenschappen van piëzokristallen om de lenzen van wafer steppers vrij te houden van elke minuscule trilling. Een wafer stepper is een apparaat dat elektrische circuits op een chip maakt. Boven in het apparaat ligt de mal van het circuit en een lens brandt dit patroon op de chip. Een afwijking van een tiende micrometer maakt de chip al onbruikbaar.
Het kristal zet elke trilling in de wafer stepper om in een spanning. Een regelmechanisme geeft deze spanning door aan een zelfde kristal, dat onmiddellijk een contrabeweging maakt.
Piëzokristallen zijn op zich niets nieuws onder de zon van de techniek. Ze persen inkt op het papier in inktjetprinters, kwarts maakt zijn piëzo-elektrische eigenschappen nuttig in de welbekende horloges en NASA gebruikt de kristallen in haar ruimtevaartinstrumenten. Ze werden echter nog niet gebruikt om trillingen te dempen.
De kunst is volgens Holterman het ontwerp. “Je kunt natuurlijk de kristallen met twee klodders lijm tussen de lenzen en het machineframe plakken, maar dat betekent dat je de trilling vooral aan de lijm doorgeeft. Verder moet je bijvoorbeeld naar die plekken zoeken waar de druk of trilling netjes één kant op werkt.” Behalve in de chipmachines is de Smart Disc geschikt voor andere machines die nauwkeurig onderdelen moeten plaatsen of voor microscopen die op nano-niveau kijken.
Jelka Lustenhouwer
