Ziel sind langlebige und vielseitige Mikrowerkzeuge

Forschungsvorhaben MiCuTool mit starker Industriebeteiligung

Den Anforderungen der Mikrotechnik, speziell der Mikrozerspanung, stellt sich ein Forschungsverbund aus Industriepartnern, dem koordinierenden Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der Technischen Universität Berlin und dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) in Halle. Sein Ziel: „Micro cutting tools“, Mikro-Fräs-, Bohr- und Gewindewerkzeuge sehr viel präziser, aber dennoch so langlebig und stabil zu machen wie ihre großen Brüder aus dem althergebrachten Maschinenbau.

Immer kleiner werden hat seine Tücken: Das Materialverhalten ändert sich, wenn ein Werkzeug und sein Anwendungsbereich nur noch wenige hundert Mikrometer groß sind. Jeder winzige Fehler im Material oder im Fertigungsprozess, jede Unregelmäßigkeit in der Oberflächenstruktur rächt sich. Mit 570.000 Euro fördert das deutsche Bundeswirtschaftsministerium deshalb die Suche nach technologischen und industrietauglichen Antworten auf die Frage, wie sich Mikropräzisionszerspanwerkzeuge langlebiger machen lassen. Bis zum Sommer 2005 wollen die Projektpartner ein gutes Stück weiter sein.

Bei den Werkzeugen mit einem Durchmesser von weit weniger als einem Millimeter muss die Schneidengeometrie verbessert werden, die Schneidflächen müssen fehlerfreie Oberflächen haben. Das Fraunhofer IWM setzt zur Nachbearbeitung der Werkzeuge ein spezielles Ionenstrahlverfahren ein. Noch ist die „FIB“ (focused ion-beam technology), eine in der Mikroelektronik erfolgreich eingesetzte Technologie zum punktuellen Materialabtrag, für diese Anwendung zu langsam und deshalb derzeit nicht industrietauglich.

„Wir brauchen eine höhere Abtragrate, dafür eine neue Ionenstrahlquelle und dann die Möglichkeit, die Werkzeuge automatisiert zu bearbeiten,“, erläutert Fraunhofer-Projektmitarbeiter Manfred Füting. Das Fraunhofer IWM werde im Rahmen des MiCuTool-Projektes deshalb eine neue Maschine entwickeln, die für die Nachbearbeitung der Mikrowerkzeuge geeignet ist. Sie soll dann umgehend in der industriellen Anwendung erprobt und bis zum Prototypen weiterentwickelt werden.

Doch bis dahin, schränkt Füting ein, sei es ein weiter Weg: Über die Qualität der Mikrowerkzeuge entscheide der Hersteller gemeinsam mit dem Beschichter, der das Werkzeug mit einer Hartstoffschicht überzieht, und nicht zuletzt der Produktionsprozess beim Anwender. Deshalb sind auch namhafte Anwender von Mikrozerspanungstechnik im Konsortium vertreten. Die enge Verknüpfung mit der Industrie soll von Beginn an den Projekterfolg sichern.

Aufgabe der beiden Forschungsinstitute ist es, sich zunächst die verwendeten Materialien und die Verarbeitungsprozesse genau anzuschauen, die Werkzeuge und deren Einsatz zu optimieren sowie verschiedene industriereife Verfahren zur Nachbearbeitung vorzuschlagen. Zwei Jahre bleiben dem Forschungsvorhaben im Rahmen des Förderprogramms „InnoNet“, das vom VDI/VDE-IT in Teltow getragen wird. Im Sommer 2005 wollen die Projektpartner die Mikrowerkzeuge so weit optimiert haben, dass ihr Einsatz auch in neuen Anwendungen der Mikrotechnik – etwa im medizinischen Bereich – lohnt und die beteiligten Firmen im internationalen Wettbewerb die Nase vorn haben.