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Die Mechatronik beschäftigt sich interdisziplinär mit dem Zusammenwirken der Disziplinen Mechanik/Maschinenbau, Elektronik/Elektrotechnik und Informatik/Informationstechnik. Sie steht aber auch in enger Beziehung zu weiteren Disziplinen wie zum Beispiel Adaptronik, Elektromechanik, Feinwerktechnik, Mikrosystemtechnik, Optoelektronik und Optomechanik.
Wortherkunft
Das Wort Mechatronik ist ein Kunstwort, das durch Zusammenziehen der Wörter Mechanik und Elektronik gebildet wurde (Kofferwort). Zuerst wurde es im japanischen Unternehmen Yaskawa Electric Corporation, einem der weltweit größten Hersteller von Industrierobotern, durch den Ingenieur Tetsuro Mori als englisches Wort mechatronics aus den Wörtern mechanics und electronics geprägt. Es hat seinen Ursprung in der Feinmechanik, fand ca. ab dem Jahr 1969 Verwendung und war ab 1971 unter der Registrierungsnummer „46-32714“ als Markenzeichen geschĂĽtzt. Die Firma gab jedoch im Jahr 1982 das Recht zur öffentlichen Verwendung seiner Wortschöpfung frei, so dass es in der Folge weltweite Verbreitung fand; mittlerweile ist es in vielen Industriebereichen etabliert und hat eine grundlegende Bedeutung erlangt. In Deutschland fand das Wort mit dem ersten Mechatronik-Studiengang im Jahr 1991 und der Anerkennung des Ausbildungsberufs Mechatroniker im Jahr 1998 stärkere Verbreitung.
Das mechatronische System
Die Mechatronik soll Mechanik, Elektronik / Elektrotechnik, Steuerungstechnik und Informatik miteinander verschmelzen und anstelle von mehreren Modellen ein mechatronisches Gesamtsystem beschreiben. Mechatronische Systeme haben die Aufgabe, mit Sensorik, Prozessorik, Aktorik und Elementen der Mechanik, Elektronik und Informatik (sowie anderer funktionell erforderlicher Technologien) Energie, Stoff (Materie) und/oder Information umzuwandeln, zu transportieren und/oder zu speichern.
Mechatronische Systeme können somit in Funktionsgruppen unterteilt werden, die meist Regelkreise bilden und aus Modulen mit mechanisch-elektrisch-magnetisch-thermisch-optischen Bauelementen, Sensorik zur Erfassung von Messgrößen des Systemzustandes, Aktorik zur Regelung und Steuerung sowie Prozessorik und Informatik zur Informationsverarbeitung bestehen.
Beispiele: Automatisierte Getriebe • Fluidtronische Feder-Dämpfer-Module • Handhabungs-/Roboter-Systeme • Werkzeugmaschinen-Module • Digitalkameras • Elektronische Waagen • Blu-ray-Spieler • Computer-Festplattenlaufwerke • Antiblockiersysteme • Elektronische Fahrzeug-Stabilitätsprogramme • Windkraftanlagen
Mechatronik in der Makro-/Mikro-/Nano-Technik
Das Aufgabengebiet der Mechatronik in der Technik betrifft heute technische Systeme, deren Dimensionen mehr als 10 Größenordnungen umfassen. Die Mechatronik in der Makro-, Mikro- und Nanotechnik kann stichwortartig wie folgt gekennzeichnet werden:
Makrotechnik mit cm/m-Dimensionen ist die Technik der Geräte, Apparate, Maschinen und technischen Anlagen. Kennzeichnend fĂĽr die Mechatronik ist die Erweiterung der klassischen Elektromechanik durch elektronische Schaltkreise und datenverarbeitende Module sowie der Ersatz mechanischer Energie- und InformationsflĂĽsse durch Elektrik, Elektronik, Magnetik, Optik, z. B. Brake-by-wire-Bremsanlagen, „Fly-by-wire“-Flugzeugtechnik, Sensor-Aktor-Regeltechnik, speicherprogrammierbare Steuerungstechnik.
Mikrotechnik mit mm/µm-Bauteilabmessungen ist das Gebiet der Feinwerktechnik und Mikrosystemtechnik. Ein Mikrosystem vereint mit Mikro-Fertigungstechnik und miniaturisierter Aufbau- und Verbindungstechnik Funktionalitäten aus Mikromechanik, Mikrofluidik, Mikrooptik, Mikromagnetik, Mikroelektronik.
Nanotechnik nutzt nanoskalige Effekte der Physik, Chemie und Biologie. Die Nanowissenschaft wurde 1960 durch Richard Feynman (Physik-Nobelpreisträger 1965) begründet. Beispiele der nano-mechatronischen Gerätetechnik sind das Rastertunnelmikroskop und das Rasterkraftmikroskop. Sie ermöglichen durch mechatronische Piezo-Aktor-Module die Darstellung von Materialoberflächen im atomaren Maßstab und die Bestimmung nanoskaliger Kräfte, zum Beispiel zur Optimierung magnetischer Datenspeicher und elektronischer Mikrochips.
Biologische Mechatronik schlieĂźlich ist ein Zwischenbereich, der durch die Bestrebung einiger fernöstlicher (v. a. japanischer) Entwickler von humanoiden Baurobotern entstanden ist, das VerknĂĽpfen evtl. auch zumindest in begrenzten MaĂźen wachstumsfähigen und biologisch veränderbaren Materialien sowie (z. Zt. vorwiegend) kĂĽnstlich erzeugten „eindimensionalen“ FlĂĽssigkeiten bzw. Festkörpern zu erforschen und voranzutreiben. Erste Veröffentlichungen waren eine Weile bis Ende Februar 2009 auf der Webseite der Universität Honshu zu lesen.
Quelle: Wikipedia