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Leitfaden zum fotochemischen Ätzen

: Precision Micro


Wenn sich Konstrukteure für fotochemisches Ätzen als bevorzugtes Metallbearbeitungsverfahren entscheiden, ist es wichtig, dass sie nicht nur die Vielseitigkeit, sondern auch die spezifischen Aspekte der Technologie beachten. Diese können das Produktdesign beeinflussen, manchmal sogar verbessern. Fotochemisches Ätzen kann Innovationen fördern und bietet neue Möglichkeiten, anspruchsvolle Produktmerkmale und komplexe Teile zu produzieren.

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Mit fotochemischem Ätzen können beispielsweise konische Öffnungen unkompliziert realisiert werden.

Mit fotochemischem Ätzen können beispielsweise konische Öffnungen unkompliziert...

Fotochemisches Ätzen kann mit einer breiten Palette verschiedener Metalle in einer Vielzahl von Materialdicken und -güten, Härtegraden und Blechgrößen verwendet werden. Das Verfahren wird in der Regel für dünne Bleche (unter 1,5 mm) mit einer maximalen Blech-/Teilegröße von 600 × 1.500 mm verwendet. Bearbeitbare Metalle sind Stahl und Edelstahl, Nickel und Nickellegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium und schwer zu bearbeitende Metalle einschließlich korrosionsbeständiger Materialien wie Titan und Titanlegierungen.

Vorteile des Ätzverfahrens

Toleranzen sind eine wichtige Überlegung für alle Konstruktionen. Beim fotochemischen Ätzen variieren diese abhängig von der Materialdicke: Für Materialdicken zwischen 0,025 mm und 0,250 mm liegt die erreichbare Mindesttoleranz bei ± 0,025 mm, für Materialdicken zwischen 0,250 mm und 1,5 mm bei ± 10 % der Materialdicke. Entwicklungen mit minimalen standardmäßigen Merkmalsgrößen von 0,1 mm und Öffnungen kleiner als 0,050 mm sind möglich; die Genauigkeit liegt dabei bei ± 8 % der Metalldicke. Darüber hinaus ist laut Precision Micro zu bedenken, dass das Laserschneiden für komplexe Teile wie beispielsweise Gewebe in der Regel teurer ist, aber nicht die für fluidtechnische Anwendungen wie z.B. Brennstoffzellen oder Wärmetauscher erforderliche Tiefe bietet, die mit Tiefenätzen problemlos möglich sind.

„Wenn es um höchste Präzision und minimale Merkmalsgröße geht, kommt das Stanzen dem fotochemischen Ätzen wahrscheinlich am nächsten. Nachteile sind jedoch die Belastung des Metalls bei der Bearbeitung sowie die verbleibenden Grate – sie sind unvermeidbar bei der Bearbeitung in einer Presse. Gestanzte Teile müssen kostenintensiv nachbearbeitet werden. Für
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Viele Konstrukteure von Biegefedern entscheiden sich für das Ätzverfahren, da Präzisionsteile grat- und spannungsfrei realisiert werden können.

Viele Konstrukteure von Biegefedern entscheiden sich für das Ätzverfahren,...

die Produktion werden außerdem teure Stahlwerkzeuge benötigt. Bei kleinen Stückzahlen ist dies keine rentable Lösung. Darüber hinaus ist der Werkzeugverschleiß bei der Bearbeitung von Hartmetallen problematisch, weil oft teure und zeitraubende Instandsetzungen erforderlich sind. Beim fotochemischen Ätzen dagegen können Teile grat- und spannungsfrei produziert werden", bemerkt Markus Rettig, Business Development Manager bei Precision Micro. Verfahrensbedingt könne zudem der Werkzeugverschleiß vernachlässigt werden. Ein Kostenvorteil, der die Ätztechnik gerade im Vergleich zum Stanzen in bestimmten Anwendungsberichen zu einer überaus interessanten Alternative macht.

Fotochemisch geätzte Teile können einzigartige Merkmale enthalten. Verantwortlich dafür ist die inhärente Biegelinie. Eine moderne Ätztechnik-Produktion kann Biegelinien kontrollieren und ermöglicht so eine Reihe von Profilen zur Produktion scharfer Schnittkanten, beispielsweise für medizinische Klingen, oder konische Öffnungen, zum Beispiel zur Ausrichtung von Strömungen in Filtergewebe.

Komplex, detailreich und hochpräzise

Das Verfahren ermöglicht die Herstellung detailreicher, komplexer und präziser Metallteile. Die Technologie bietet Konstrukteuren eine enorme Flexibilität, da Anpassungen von Designs bis direkt vor der Herstellung möglich sind und auch schwierige Geometrien umgesetzt werden können. Ein wesentlicher Faktor hierfür ist die Verwendung digitaler Werkzeuge, die ohne großen Aufwand bis wenige Minuten vor der Fertigung geändert werden können. „Mit zunehmender Bauteil-Komplexität steigen bei herkömmlichen Metallbearbeitungstechnologien die Produktionskosten. Das ist die Folge der notwendigen kostspieligen und komplizierten Werkzeugherstellung.
Die Kosten erhöhen sich außerdem auch, wenn herkömmliche Technologien mit nicht-standardmäßigen Materialien, Materialdicken und Materialgüten verwendet werden. Dies hat beim fotochemischen Ätzen keinerlei Auswirkungen auf die Kosten. Dies motiviert zu Innovationen, da sich die Konstrukteure ohne Sorgen um die Kosten auf optimierte Funktionalität konzentrieren können", so Rettig. Da beim fotochemischen Ätzen keine Bearbeitung mit mechanischen Werkzeugen erfolgt, kommt es nicht zu Verzerrungen und Spannungen. Zudem seien die produzierten Teile absolut flach und gratfrei und weisen eine saubere Oberfläche auf, da das Metall einheitlich und gleichmäßig entfernt wird, bis die gewünschten Geometrien erreicht sind.

Fotochemisches Ätzen wird pro Blech berechnet, nicht pro Teil. Das bedeutet, dass auch Teile mit unterschiedlichen Geometrien nutzenoptimiert auf ein und demselben Blech positioniert und gleichzeitig mit einem einzigen Werkzeug bearbeitet werden können. „Viele Metallbearbeitungsverfahren benötigen zur Herstellung der Werkzeuge Wochen. Fotochemisches Ätzen zeichnet sich durch einen inhärent schnellen Produktionsprozess aus. Die Werkzeugherstellung dauert in der Regel nicht länger als einen Tag. Das wirkt sich positiv auf die Lieferfristen sowie die gesamte Time-to-Market-Phase aus", betont Rettig, der noch ergänzt: „Konstrukteure vertrauen immer häufiger auf fotochemisches Ätzen, weil der Miniaturisierungstrend auf dem Markt immer kleinere und komplexere Präzisionsmetallteile fordert. Wie bei jeder Auswahl eines Verfahrens müssen Konstrukteure vor diesem Hintergrund die spezifischen Attribute der gewählten Fertigungstechnik bei den Merkmalen und Parametern der Konstruktion berücksichtigen." Die Vielseitigkeit des fotochemischen Ätzens und seine Vorteile als hochpräzises Bearbeitungsverfahren für Metallbleche fördern innovative Designs. Mit der Ätztechnik können Teile hergestellt werden, die mit alternativen Metallbearbeitungstechnologien unmöglich wären.

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Mit fotochemischem Ätzen können beispielsweise konische Öffnungen unkompliziert realisiert werden.
Viele Konstrukteure von Biegefedern entscheiden sich für das Ätzverfahren, da Präzisionsteile grat- und spannungsfrei realisiert werden können.


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