Das Projekt „Nano e-drive“ wurde durch die Fraunhofer-Forschungsgruppe „Mesoskopische Aktoren und Systeme“ MESYS bearbeitet. Die Gruppe ist 2012 in enger Zusammenarbeit zwischen dem Dresdner Fraunhofer IPMS und der BTU Cottbus-Senftenberg ins Leben gerufen worden. Unter der Leitung von Prof. Dr. Harald Schenk, Institutsleiter des Fraunhofer IPMS und Professor für Mikro- und Nanosysteme an der BTU, forschen insgesamt acht Wissenschaftler an den beiden Standorten in Dresden und Cottbus an neuartigen elektrostatischen Mikroaktoren – sogenannten nanoskopischen elektrostatischen Antrieben (engl. nanoscopic electrostatic drives, NED).

Mikroaktoren finden sich in einer großen Anzahl und Vielfalt von Anwendungen und Systemen wieder: Im Smartphone, in Wearables, in Autos, in implantierbaren Insulinpumpen  oder in Projektoren. Die derzeit etablierten Antriebsmechanismen stoßen aber immer wieder an ihre physikalischen oder technischen Grenzen.

Der neue Ansatz schafft die Möglichkeit den Pull-In-Effekt herkömmlicher elektrostatischer Aktoren zu umgehen bzw. in einen Bereich zu verschieben, welcher für den aktorischen Betrieb nicht mehr relevant ist. Die quasi-statischen Auslenkungen derartiger Aktoren können damit wesentlich größer sein, als der Elektrodenabstand es derzeit zulässt. Holger Conrad erklärt: „Mit dem neuen Prinzip können hochintegrierte und miniaturisierte Aktoren mit halbleiterkompatiblen Fertigungstechnologien hergestellt werden. Wir sind damit in der Lage, elektrostatische Aktoren mit extrem geringen Elektrodenabständen zu fertigen, die konkurrierenden Antriebsmechanismen stark überlegen sind.“ Die neuartigen Aktoren überzeugen mit einer niedrigen elektrischen  Antriebsspannung, geringem Energieverbrauch und kurzen Reaktionszeiten. Zudem sind sie CMOS- und RoHS-kompatibel, was in Kombination mit der einfachen Integrierbarkeit in Standard-Silizium-Prozesse eine kostengünstige Volumenfertigung erlaubt und damit erstmalig eine echte Alternative zu Piezoelektrischen Aktoren darstellt.

Im Rahmen der BMBF-Förderung konnten die Wissenschaftler die komplette Herstellungskette und Verfahrenstechnik für das neue Aktorprinzip entwickeln. Die Theorie der Aktoren wurde sehr erfolgreich validiert und die Ergebnisse in einen ersten Demonstrator und erste Musteranwendungen überführt: Die technische Machbarkeit wurde bewiesen. Die Anwendungsbereiche sind extrem vielfältig: Aktuell wird der Einsatz der neuen Aktoren in Mikropumpen, Mikroventilen, Lautsprechern sowie in Zoom- und Bildstabilisierungssysteme für Smartphones untersucht.