ANLAGEN & KOMPONENTEN
Gleichstrommotor oder Schrittmotor? Das Antriebskonzept elektronischer Pipetten beeinflusst Positioniergenauigkeit, Systemaufbau und Reproduzierbarkeit
Präzision beginnt beim Antrieb
Portescap
Bei elektronischen Pipetten entscheidet nicht allein die Dosiermechanik über reproduzierbare Ergebnisse. Eine zentrale Rolle spielt der Antrieb des Kolbens: Geschwindigkeit, Kraft, Positioniergenauigkeit und Bewegungsprofil wirken sich unmittelbar auf Ansaug- und Abgabevorgänge aus. Für die Konstruktion kommen vor allem bürstenbehaftete Gleichstrommotoren und Schrittmotor-Linearantriebe infrage.
Gleichstrommotoren zeichnen sich durch einen ruhigen Lauf und eine vergleichsweise einfache Ansteuerung aus. Da sie zunächst eine Drehbewegung erzeugen, muss diese für die Kolbenbewegung mechanisch in eine lineare Bewegung umgesetzt werden. Für eine präzise Positionierung werden häufig Encoder und ein geschlossener Regelkreis eingesetzt. Das erhöht allerdings die Zahl der Komponenten und den konstruktiven Aufwand.
Schrittmotor-Linearantriebe erzeugen die benötigte Linearbewegung dagegen direkt. In Verbindung mit einer Leitspindel lässt sich die Kolbenposition über definierte Motorschritte steuern. Bei entsprechender Auslegung kann eine zusätzliche Positionsrückmeldung entfallen. Das reduziert die Systemkomplexität und ermöglicht reproduzierbare Bewegungsprofile.
Entscheidend ist jedoch die Dimensionierung des Antriebs. Drehmoment beziehungsweise Linearkraft müssen ausreichende Reserven für den gesamten Arbeitsbereich bieten. Auch Resonanzen und mögliche Schrittverluste sind bei der Entwicklung zu berücksichtigen, da sie die Positioniergenauigkeit beeinträchtigen können.
Für Hersteller elektronischer Pipetten ist die Motorwahl damit eine Systementscheidung: Gleichstromantriebe bieten Vorteile beim Laufverhalten, benötigen für hochpräzise Positionierungen jedoch zusätzliche Regelungs- und Überwachungstechnik. Lineare Schrittmotorlösungen können den mechanischen Aufbau vereinfachen und gleichzeitig eine hohe Wiederholgenauigkeit ermöglichen.
Je kleiner die zu dosierenden Volumina, desto stärker rückt damit die kontrollierte Kolbenbewegung in den Mittelpunkt. Präzises Liquid Handling beginnt deshalb bereits bei der Auslegung des Antriebssystems.
