Meilenstein in der Wägetechnik: TU Ilmenau und Sartorius AG entwickeln genaueste Waage der Welt

Wissenschaftler des Instituts für Prozessmess- und Sensortechnik (PMS) der TU Ilmenau und die Sartorius AG Göttingen haben die genaueste Präzisionswaage der Welt entwickelt. Mit dem so genannten Superkomparator ist es möglich, die von den nationalen metrologischen Instituten zur Eichung und Kalibrierung von Gewichten genutzten 1-kg-Prototypgewichte mit einer Messunsicherheit von unter 50 Nanogramm im Vakuum sowie von unter 100 Nanogramm unter normalen Bedingungen der Atmosphäre zu verwiegen. Damit ist es in der Massebestimmung erstmals gelungen, die Schallmauer zum Nanogrammbereich zu durchbrechen. Zugleich bestätigt sich, dass Spitzenforschung nicht das Etikett der Exzellenzförderung tragen muss.

Das Ilmenauer Institut PMS unter Leitung von Professor Gerd Jäger steht mit dem DFG-Sonderforschungsbereich "Nanomess- und Nanopositionermaschinen" bereits auf dem Gebiet der Längenmessung auf Nanometerskala für absolute Exzellenz. Mit der hier entwickelten Nanomess- und Nanopositioniermaschine bestimmt die TU Ilmenau laut Gutachten der DFG den internationalen Stand der Technik auf diesem Gebiet.

Seit 30 Jahren forschen die Wissenschaftler des Instituts PMS aber auch auf höchstem Niveau auf unterschiedlichsten Gebieten der Kraftmess- und Wägetechnik. Diese Erfahrung und Kompetenz floss in die Entwicklung des Superkomparators ein. Seit mehr als 15 Jahren besteht dabei eine enge Kooperation mit Industriepartnern wie der Sartorius AG.

Inititiiert wurde das Forschungsprojekt vom Internationalen Büro für Maße und Gewichte, dem BIPM in Sèvres bei Paris, wo sich der internationale Prototyp des Kilogramms, das "Urkilogramm", befindet. Ziel des Forschungsvorhabens war, den hochgenauen Prototypkomparator des BIPM zu reproduzieren und dessen Technologie mit modernster Wägetechnik zu einem neuen kleinserienfähigen Spitzenprodukt zu verbinden.
Institutsleiter Professor Gerd Jäger: "An solchen hochpräzisen Anlagen haben schon viele Wissenschaftler gearbeitet und dann mitunter nur eine Maschine geschafft, die diese Genauigkeit nur kurzfristig erreicht hat. Wir haben dagegen den Durchbruch mit reproduzierbaren Ergebnissen erzielt und sind somit in der Lage, die Maschinen mit der gleicher Präzision zu bauen."

Fünf Jahre haben die Forscher intensiv am Superkomparator gearbeitet. Die gesamte Entwicklung wurde dabei im Auftrag der Sartorius AG in Ilmenau durchgeführt, einschließlich Lastwechsler, Vakuumkammern und Steuersoftware. Für die Forschungsarbeiten wurden mehrere Räume im Applikationszentrum auf dem Campus der TU angemietet, wo die erforderliche Ausstattung vorhanden ist und sich heute der Prototyp des Superkomparators befindet.

Nachdem die Wissenschaftler Ende 2004 den Durchbruch in der Forschung erzielt hatten, konnte die Sartorius AG den ersten Superkomparator bauen. Ein Großteil der Komponenten wurde dabei vom Spin-off-Unternehmen des Instituts PMS, der SIOS Messtechnik GmbH Ilmenau, gefertigt.

Im November 2005 konnte das deutsche metrologische Nationalinstitut, die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig, die erste Anlage übernehmen. Die Genauigkeit des Komparators wurde hier in Vergleichsmessungen ermittelt und offiziell bestätigt.

Der nächste Komperator wurde inzwischen vom BPIM Frankreich bestellt, gute Aussichten bestehen darüber hinaus für eine nächste Auslieferung an das metrologische Staatsamt in Singapur.

Kontakt/Information:
TU Ilmenau, Fakultät für Maschinenbau
Institut für Prozessmess- und Sensortechnik
Fachgebiet Prozessmesstechnik
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.h.c.mult. Prof. h.c. Gerd Jäger
Tel. 03677 69-2822
e-mail: gerd.jaeger@tu-ilmenau.de