Microbots: Die Revolution der PCB-Aktoren aus dem Herzen des Mittelmeers

Einleitung: Wenn Leiterplatten das Laufen lernen

In der Welt der Elektronik und Robotik gab es schon immer eine unsichtbare Grenze: die zwischen der „intelligenten“ Steuerelektronik und der „bewegten“ Mechanik. Während Mikrocontroller und Sensoren immer kleiner und leistungsfähiger wurden, blieben die Motoren und Aktoren, die Dinge tatsächlich in Bewegung setzen, oft klobig, komplex und schwer zu integrieren.

Ein kleines Team von Ingenieuren auf der Mittelmeerinsel Malta hat es sich zur Aufgabe gemacht, diese Grenze einzureißen. Die Firma Microbots  hat es sich zum Ziel gesetzt, die Bewegung selbst zu miniaturisieren und direkt in die Leiterplatte (PCB) zu integrieren. Was als YouTube-Projekt eines Tüftlers begann, hat sich zu einem innovativen Unternehmen entwickelt, das die Art und Weise, wie wir über Motoren und Aktuatoren denken, grundlegend verändert.

Dieser Artikel taucht tief ein in die Welt von Microbots, porträtiert den visionären Gründer, analysiert die Firmenphilosophie und bietet eine vollständige Übersicht über alle Produkte, ihre Spezifikationen, Preise und Anwendungsmöglichkeiten.

Firmensitz und Philosophie: Innovation auf einem Felsen im Meer

Microbots Ltd. wurde im August 2023 offiziell gegründet . Der Firmensitz befindet sich an einem für die Hightech-Branche eher ungewöhnlichen Ort: Malta. Der Gründer Carl Bugeja beschreibt seinen Heimatort liebevoll als „einen der kleinsten Felsen Europas, umgeben vom Meer“ . Auf den ersten Blick mag dies nicht der naheliegendste Ort für die Gründung eines bahnbrechenden Technologieunternehmens sein, doch für Bugeja ist die Insellage eine Inspirationsquelle, die den Charakter der Firma prägt .

Die Philosophie von Microbots ist tief in der „Maker“-Bewegung verwurzelt, verbindet diese jedoch mit einem hohen Anspruch an professionelle Ingenieurskunst. Das Unternehmen verfolgt drei Hauptziele :

1. Maker Electronics: Entwicklung interaktiver und einzigartiger robotischer Module, die so klein sind, dass sie in winzigste Räume passen.
2. Tiny Robots: Der Traum von Robotern, die in die Hosentasche passen – ausgestattet mit den kleinsten und dennoch intelligentesten Gehirnen.
3. Interactive Displays: Die Neuerfindung von Displays, indem Bewegung in Licht verwandelt wird, um futuristische 8-Bit-Ästhetik zu erschaffen.

Das übergeordnete Ziel ist es, die Hürden für den Einstieg in die Robotik zu senken. Indem sie komplexe Aktorik in einfache, modulare und vor allem Open-Source-Komponenten verpacken, wollen sie die nächste Generation von Erfindern und Bastlern inspirieren .

Der Gründer: Carl Bugeja – Vom YouTube-Tüftler zum CEO

Die Geschichte von Microbots ist untrennbar mit der seines Gründers, Carl Bugeja, verbunden. Seine Reise ist ein Paradebeispiel dafür, wie moderne Medien und Leidenschaft zur Gründung eines echten Technologieunternehmens führen können.

Bereits während seines Studiums begann sich Bugeja für Robotik zu begeistern . Er sammelte erste berufliche Erfahrungen in der Drohnen- und Automobilindustrie, wo er unter anderem an Konzeptfahrzeugen arbeitete . Doch seine wahre Leidenschaft galt den Dingen, die zu klein oder zu speziell für die Industrie waren. Ab 2016 begann er auf seinem YouTube-Kanal zu experimentieren – mit Motoren und Aktoren, die direkt auf Leiterplatten basieren .

Seine Videos waren keine hochglanzpolierten Marketingprodukte, sondern ehrliche Einblicke in einen iterativen Forschungsprozess. Er scheiterte, lernte und verbesserte sich – alles vor den Augen seiner wachsenden Community. Projekte wie ein sich selbst verlötender PCB-Heizkreis oder ein Aktor aus Flex-PCB  machten ihn in der Maker-Szene bekannt. Sieben Jahre lang waren dies „One-Off“-Projekte, beeindruckende Machbarkeitsstudien, aber keine Produkte .

Der Schritt vom YouTuber zum Unternehmer erfolgte, als Bugeja die Vision hatte, dass aus den Experimenten echte Werkzeuge für andere Entwickler werden könnten. Gemeinsam mit seinem Cousin Luke Sestito wagte er den Schritt und gründete Microbots . Ziel war es, die jahrelange Forschung und Entwicklung in robuste, zuverlässige und für jeden erschwingliche Produkte zu verwandeln. In Podcasts spricht er offen über die Herausforderungen dieses Übergangs – von der Notwendigkeit rigoroser Tests, um aus Prototypen marktreife Produkte zu machen, bis hin zu den Tücken der Fertigung .

Die Innovation: Was sind PCB-Motoren und -Aktoren?

Bevor wir in die einzelnen Produkte eintauchen, ist es wichtig, das grundlegende Konzept zu verstehen, das alle Microbots-Produkte vereint: die Nutzung der Leiterplatte nicht nur als Träger von Elektronik, sondern als aktives mechanisches Element.

Traditionelle Motoren bestehen aus Spulen aus Kupferdraht, die aufwendig gewickelt werden müssen. Bei einem PCB-Motor werden diese Wicklungen durch planare Spulen ersetzt, die direkt als Leiterbahnen in die Schichten der Platine geätzt werden . Ein mehrlagiger PCB-Stator (die unbewegliche Spule) interagiert mit einem Rotor (dem beweglichen Teil), der Permanentmagnete enthält.

Diese Bauweise bietet entscheidende Vorteile:

• Ultra-flaches Design: Da die Wicklungen nicht aus der Ebene herausragen, sind extrem flache Motoren möglich („Pancake“-Design).
• Präzision und Reproduzierbarkeit: Ätzen ist ein hochpräziser Prozess, der im Gegensatz zum Wickeln keine mechanischen Toleranzen aufweist.
• Integration: Die Steuerelektronik kann direkt auf demselben PCB untergebracht werden, was den Motor zu einem eigenständigen, verkabelungsfreien Modul macht .
• Offenheit: Da das Design auf den Leiterbahnen basiert, können Entwickler den Stator problemlos in ihre eigenen PCBs integrieren und so maßgeschneiderte Lösungen schaffen .

Die Produkte im Überblick

Das Portfolio von Microbots lässt sich in zwei Kategorien unterteilen: Die hochspezialisierte MotorCell als Flaggschiff und eine Reihe von vielseitigen Aktor-Modulen, die auf unterschiedliche physikalische Effekte setzen.

1. MotorCell – Der revolutionäre PCB-Motor

Die MotorCell ist das Herzstück und das bisher ambitionierteste Produkt von Microbots. Es ist das Ergebnis von sechs Jahren Forschung und Entwicklung und verkörpert die Vision des Unternehmens wie kein zweites . Es handelt sich um einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC), bei dem Stator, Rotor und Treiberelektronik in einem einzigen, ultra-kompakten Modul vereint sind .

Technische Spezifikationen im Detail :

• Abmessungen: Der Rotor hat einen Durchmesser von ca. 18mm bei einer Dicke von nur 3,3mm. Der PCB-Stator ist 0,8mm dick.
• Gewicht: Unglaubliche 4,0 Gramm.
• Aufbau: 6-lagiger PCB-Stator mit planaren Wicklungen (6 Slots). Der Rotor ist eine wellenlose Aluminium-Konstruktion, die vier Bogenmagnete und keramische Hybrid-Kugellager beherbergt.
• Elektronik: Integrierter ROHM BD67173NUX-Chip . Dieser dreiphasige Back-EMF-Controller ermöglicht einen sensorlosen Betrieb (kein Hall-Sensor nötig) und kommuniziert über ein PWM-Signal mit der Außenwelt.
• Leistungsdaten:
  • Drehzahl: Bis zu über 30.000 U/min im Leerlauf .
  • Motor-Kv: 8.500 RPM/V .
  • Maximale Leistung: 1,3W .
  • Betriebsspannung: 2,5V – 5V .
  • Drehmoment: Die MotorCell ist für Low-Torque-Anwendungen ausgelegt. Die maximale rotierbare Last beträgt 12g bei einem Radius von 18mm .

Einzigartige Merkmale und Innovationen:

• Langlebigkeit: In einem Stresstest liefen 20 Motoren einen Monat lang ununterbrochen mit über 36.000 U/min, was etwa 1,6 Milliarden Umdrehungen entspricht . Dies beweist die Serienreife und Robustheit des Designs.
• Open Source Stator: Die PCB-Design-Dateien des Stators sind offen gelegt . Entwickler können diesen Stator in ihre eigenen Platinen integrieren und den Rotor separat von Microbots beziehen. Dies erlaubt maximale Designfreiheit bei gleichzeitigem Zugriff auf die ausgereifte Rotor-Technologie.
• Integrierte Regelung: Über die mitgelieferte Arduino-/C++-Bibliothek kann die Drehzahl in 1.000er-Schritten präzise per PID-Regler gesteuert werden. Ein Ausgangspin liefert zudem das aktuelle Geschwindigkeitssignal zurück .
• „Shaftless“ Design: Durch den wellenlosen Rotor mit Zähnen können 3D-gedruckte Aufsätze oder Dekorationen direkt per Presspassung aufgesteckt werden .

Preis und Bezug:
Die MotorCell ist direkt über die offizielle Website microbots.io erhältlich. Der Preis variiert je nach Ausführung (mit oder ohne angelötetem Stecker) und liegt je nach Quelle zwischen €12,50 und €14,00 .

2. DriveCell – Der winzige Motor-Treiber

Bevor man einen Motor bewegen kann, braucht man die Leistungselektronik. Die DriveCell ist genau dafür da: ein mikroskopisch kleiner H-Brücken-Treiber .

• Größe: Gerade einmal 0,8 x 1,0 cm.
• Funktion: Sie kann hohe Ströme schalten und eignet sich daher perfekt zum Ansteuern von kleinen bürstenbehafteten Gleichstrommotoren, LED-Streifen oder anderen Aktoren von Microbots wie CoilPad oder FlatFlap.
• Ansteuerung: Wie alle Produkte wird auch die DriveCell von einer einfach zu nutzenden Arduino-Bibliothek unterstützt.

3. CoilCell & CoilPad – Bewegung durch Magnetismus

Diese Produkte nutzen das Prinzip des Elektromagneten, um Bewegung zu erzeugen, ohne einen rotierenden Motor zu haben.

• CoilCell: Eine starre, quadratische Platine (18,5 x 18,5 mm, 1,6 mm dick), in die eine Spule eingebettet ist. Wenn Strom durch die Spule fließt, erzeugt sie ein Magnetfeld, das einen darüberliegenden Magneten anziehen oder abstoßen kann. So kann sie:
  • Als Lautsprecher fungieren (indem sie eine Membran vibrieren lässt).
  • Objekte in Vibration versetzen.
  • Als Linearmotor für einfache Hubbewegungen dienen.
• CoilPad : Das flexible Gegenstück zur CoilCell. Die Spule ist in ein flexibles Substrat eingebettet. Dadurch kann sie auf gekrümmten Oberflächen angebracht werden. Neben den Funktionen der CoilCell kann sie durch den Stromfluss auch Wärme erzeugen (bis zu 100°C), was sie für Heiz-Anwendungen interessant macht.

4. FlatFlap – Der Blattfeder-Aktor

Die FlatFlap ist ein besonders kreatives Produkt, das eine völlig neue Art von Display ermöglicht . Es handelt sich um einen dünnen (2,6 mm), flexiblen Aktor, der eine integrierte Spule und einen Magneten enthält.

• Funktionsprinzip: Wenn die Spule bestromt wird, klappt der Aktor nach oben oder unten. Es entsteht eine einfache, aber effektive „Klapp“-Bewegung.
• Anwendung: Die Idee ist, diese Aktoren als „Pixel“ in einem bistabilen Display zu verwenden. Indem man ein dünnes, zweifarbiges Material auf den Aktor klebt, kann man durch An- und Ausschalten die Farbe des Pixels ändern. Microbots demonstrierte dies mit einem selbstgebauten Sieben-Segment-Display .
• Kreativprojekt „Not A Real Butterfly“ : In einem spielerischen Anwendungsbeispiel zeigte Microbots, wie zwei FlatFlaps mit einem flexiblen PCB in Schmetterlingsform die Flügel eines künstlichen Schmetterlings zum Flattern bringen können. Es ist ein perfektes Beispiel für die Ästhetik und die spielerische Seite der Mikrobewegung.

5. CodeCell C3 – Das Gehirn für Mikrorobotik

Neben den Aktoren bietet Microbots mit der CodeCell C3 auch die passende Steuerungseinheit an . Es handelt sich um ein High-End-Mikrocontroller-Board, das auf den ESP32-C3 setzt.

• Sensoren: Es verfügt über einen leistungsstarken BNO085 IMU (Inertial Measurement Unit), der 9-Achsen-Bewegungserfassung (Beschleunigung, Gyroskop, Magnetfeld) mit integriertem Sensor-Fusion bietet. Zudem sind Lichtsensoren an Bord .
• Integration: Die CodeCell C3 ist ideal, um mehrere MotorCells oder andere Aktoren anzusteuern und gleichzeitig komplexe, lageabhängige Verhaltensweisen zu programmieren. Kundenrezensionen loben die hohe Qualität und den Integrationswert des Boards für kleine Embedded-Projekte .

Anwendungsgebiete: Wo kommen diese Winzlinge zum Einsatz?

Die Produkte von Microbots sind so neuartig, dass sie oft erst zeigen, welche Anwendungen überhaupt möglich sind. Die Einsatzgebiete sind breit gefächert :

• Robotik (Low-Torque): Die ursprüngliche Motivation. Für Mikroroboter, die sich krabbelnd oder schwebend fortbewegen, sind diese Aktoren ideal. Für die MotorCell ist jedoch klar, dass sie für kleine, leichte Lasten ausgelegt ist.
• Haptisches Feedback: Durch das Anbringen einer exzentrischen Masse auf der MotorCell kann sie als extrem kleiner Vibrationsmotor für Gamecontroller oder Wearables dienen .
• Interaktive Displays und Kunst: Die FlatFlap ermöglicht völlig neue Formen von mechanischen Displays. Die MotorCell eignet sich hervorragend, um leichte, dekorative Elemente in Bewegung zu versetzen .
• DIY und Maker-Projekte: Dies ist der Kernmarkt. Von kleinen Ventilatoren über drehende Werbeaufsteller bis hin zu komplexen kinetic sculptures – die einfache Ansteuerbarkeit macht die Produkte für Bastler äußerst attraktiv .
• Bildung: Die Produkte eignen sich hervorragend, um Schülern und Studenten die Prinzipien von Elektromagnetismus, Motorregelung und Robotik näherzubringen .
• Medizin und Industrie (Zukunftspotential): In einem niederländischen Blogbeitrag wird spekuliert, dass solche Motoren dank ihrer Präzision und Kompaktheit eines Tages in bionischen Prothesen, chirurgischen Instrumenten oder hochpräzisen Fertigungsanlagen eingesetzt werden könnten .

Zusammenfassung und Ausblick

Microbots ist mehr als nur ein weiterer Elektronikhersteller. Es ist ein Unternehmen, das aus der Leidenschaft eines Einzelnen entstanden ist und von einer engagierten Community getragen wird. Carl Bugeja und sein Team haben es geschafft, jahrelange Forschung in greifbare, erschwingliche und vor allem inspirierende Produkte zu verwandeln.

Mit der MotorCell haben sie einen Meilenstein im Bereich der PCB-Motoren gesetzt – ein Modul, das die Integration von Motor und Steuerung auf die Spitze treibt. Zusammen mit den kreativen Aktor-Familien CoilCell, CoilPad und FlatFlap sowie dem leistungsstarken CodeCell C3-Controller bieten sie ein komplettes Ökosystem für die nächste Generation von Mikrorobotern und interaktiven Objekten.

Die Firma zeigt eindrucksvoll, dass Innovation nicht nur in den großen Tech-Metropolen stattfindet, sondern auch auf einem „kleinen Felsen im Mittelmeer“. Indem sie ihre Designs als Open Source zur Verfügung stellen und auf eine einfache Programmierbarkeit setzen, laden sie Maker und Entwickler weltweit ein, Teil dieser Revolution zu werden. Es bleibt spannend zu beobachten, welche kreativen Anwendungen aus der Community entstehen und welche Produkte Microbots als nächstes aus seinem Ärmel schütteln wird. Die Reise von den ersten YouTube-Experimenten bis zum fertigen Produkt ist ein Beweis dafür, dass mit genug Beharrlichkeit und einer klaren Vision selbst die kleinsten Motoren die größten Bewegungen auslösen können.