Ätz- und Lasertechnik kombiniert

Neues Verfahren für Miniaturblechteile

Ein renommierter Hersteller von Bauteilen in der Mikromechanik, Metafot in Wuppertal, hat eine neue Verfahrensweise zur Kombination von Formätzung und Laserschnitt entwickelt. Diese neue Methode zur Herstellung von Metallteilen erlaubt die Ätzbehandlung und anschließend den präzisen Schnitt in fast alle Metalle unterschiedlichster Materialdicken und -größen. Durch die kostengünstige Produktion bietet sich diese Methode auch für kleine Stückzahlen und Nullserien an, doch können große Bestellungen ebenfalls erledigt werden.

11. April 2001

Als Pionier der Mikromechanik ist Metafot ganz vorne mit dabei, wenn es um das Entwickeln neuer Methoden zum Formen von Miniatur-Metallteilen. In enger Zusammenarbeit mit der Industrie und Forschung entstehen Lösungen zur Herstellung neuartiger Komponenten.

Eine Herausforderung für die Wuppertaler Mikromechanik-Experten war es, eine Metallfolie für die Luftzufuhr in eine Aluminiumgussform (Kokille) zu integrieren. Das geregelte Zuführen von Luft oder Öl erlaubt es, beim Gießen von Aluminium bestimmte Formen in den Guss einzubringen. Erst durch exakt passende Teile mit einer trichterförmigen Vertiefung für die Luftzuführung konnte dies realisiert werden. Die Schwierigkeit bestand darin, die angeätzten Metalltafeln unter Einhaltung enger Toleranzen in die für die Gussform notwendige Gestalt zu bringen. Durch das neue Kombinationsverfahren konnten die erfahrenen Mikrotechniker von Metafot das Problem besonders kurzfristig und kostengünstig lösen.

Effiziente Kombination: das Ätz-Laser-Verfahren

Durch die neue Verbindung von Ätzen und Laserschneiden entstehen genaue Metallteile für große Stückzahlen, aber auch für Musterserien, bei geringen Werkzeugkosten und kürzesten Lieferzeiten. Auf fototechnischem Wege werden die Metalltafeln präpariert und ätztechnisch zu Einzelteilen oder im Fertigungsnutzen für die Weiterverarbeitung gefertigt. Im Kombinationsverfahren wird das geätzte Teil durch exakten Laserschnitt in seine Endform gebracht. Erstmalig sind Konturen möglich, die mit anderen Fertigungsverfahren gar nicht oder nur mit erheblichem Kostenaufwand hergestellt werden können.

Optik und Funktion verbessert

Metafot hat einen zusätzlichen Arbeitsschritt eingeführt, der die Qualität seiner Teile weiter optimiert. Durch Spezialbürsten oder Elektropolieren wird die Oberfläche blank und sauber - eine optische Verbesserung für Metallplaketten mit Schriftzügen oder Symbolen. Darüber hinaus werden die im Mikrobereich oft nicht sichtbaren, scharfkantigen Ränder der Teile gezielt und genau bestimmbar abgerundet. So entstehen Präzisionskanten höchster Funktionalität bei geringen Kosten. Zusätzlich kann eine Verletzungsgefahr sicher ausgeschlossen werden.

Präzise Teile verkürzen Produktionszyklen

Durch seine variablen Schnitt- und Formverfahren - Ätzen, Laser- und Wasserstrahlschneiden bietet Metafot schnelle Lieferung von Präzisionsteilen. Dieses hohe Qualitätsniveau und die kurzen Lieferzeiten wirken sich positiv auf die Produktionszyklen der weiterverarbeitenden Industrien aus. Vor allem für Automobilzulieferer, optische Industrie, Elektronikbetriebe, Medizintechnik, Sensortechnik und Maschinenbau-Unternehmen sind zuverlässige Qualität und flexible Reaktionszeit entscheidend.

Metafot

Metafot, Wuppertal, produziert Präzisionsteile durch Ätz-, Laser-, Wasserstrahl-, Druck- und Kombinationsverfahren für Hersteller aller Branchen, deren Produktentwicklung auf Teile, Komponenten und Baugruppen aus dem Mikromechanikbereich angewiesen ist.

Neuentwicklung von Methoden gehört ebenso zu den Stärken von Metafot wie die Entwicklung neuer Formen und Verkleinerungen. Anfang der 70er Jahre leistete das Unternehmen Pionierarbeit in der Mikromechanik. Heute trägt Metafot durch Verbesserungen von Herstellungsmethoden und Umweltschutzmaßnahmen erheblich zur Weiterentwicklung der Mikromechanik bei. 1998 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von 10 Mio. DM mit 48 Mitarbeitern.

Das Kombinationsverfahren Ätz- plus Lasertechnik

Gemäß den Anforderungen an das Endprodukt wird zunächst das richtige Metall ausgewählt. Aus diesem wird eine Tafel herausgeschnitten, die spezifische Bearbeitungsmerkmale für die einzelnen Fertigungsschritte enthält.

Eine spezielle Maschine säubert und entfettet die gelaserte Metalltafel mit Säuren und/oder Lösungen. So kann im folgenden Schritt in einem Laminator (Beschichtungsmaschine) Foto-Resist aufgetragen werden. Je nach Anwendung ist eine vorherige Oberflächenbearbeitung notwendig, um die richtige Haftung des Resists auf der Tafel zu gewährleisten. Eine chemische Paste wird durch zwei Walzen gleichmäßig auf die Tafel aufgebracht. Zur weiteren Bearbeitung wird nun eine sogenannte Fototasche erstellt: Die zu ätzende Struktur wird auf einen Film geplottet, so dass ein Positiv-Film entsteht. Die schwarz geplotteten Bereiche sind relevant für die spätere Belichtung.

Im nächsten Arbeitsgang wird das laminierte Material in die Fototasche eingeschoben und mit einem speziellen UV-Licht belichtet. Hierbei wird der Resist durch die schwarzen Bereiche auf der Fototasche vor dem UV-Licht geschützt. An den übrigen Stellen kann das Licht eindringen und den Foto-Resist aushärten. Beim nachfolgenden Entwickeln wird der nicht ausgehärtete Resist entfernt. An diesen Stellen kann das Ätzmedium nun angreifen.

Geätzt wird im Durchlaufprozess, wobei die Dauer des Ätzvorganges bestimmt wird durch Material und Materialstärke. Nach diesem Vorgang muss der noch verbliebene Foto-Resist wieder entfernt werden. Dies geschieht in einer speziell entwickelten Strippmaschine: Das angeätzte Material wir mit einem besonderen Medium besprüht, das den Resist vollständig entfernt und gleichzeitig einen Anlaufschutz für das Material bietet.

Im letzten Schritt werden mit einem CO2-Laser die einzelnen Werkstücke auf den hunderstel Millimeter genau aus der Platte herausgeschnitten.

Erschienen in Ausgabe: 03/2000