Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laser in der mikrotechnischen Fertigung

13.05.2005


Mikrobearbeitung mit Laserstrahlung
Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen


Im Rahmen des BMBF-Förderprogramms "Forschung für die Produktion von Morgen" wurden in den vier industriellen Verbundprojekten Mikrotool, Kombilas, OPTOMAT und RapidFluid in einer engen Zusammenarbeit von insgesamt 23 Partnern aus Industrie und Forschung Technologien zur Herstellung mikrotechnischer Produkte entwickelt, die zu deutlichen Kosteneinsparungen in der Prozesskette und neuen Fertigungsmöglichkeiten geführt haben. Die einzelnen Projekte deckten dabei die gesamte Fertigungskette vom Rapid Prototyping, der Werkzeug- bzw. Bauteilherstellung bis zur Fügetechnik im Rahmen des Montageprozesses ab.


In einem zweitägigen Workshop werden nun am 8. und 9. Juni 2005 im Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen die wesentlichen Ergebnisse dieser Projekte zusammengefasst und einem interessierten Publikum aus Technik und Wissenschaft vorgestellt. Anhand praktischer Beispiele wird die Leistungsfähigkeit der entwickelnden Technologien sowie deren Potential für künftige Anwendungen demonstriert.

Laseranwendungen gehören durch die herausragenden Eigenschaften des Werkzeugs Laserstrahl mit erreichbaren Strukturgeometrien < 10 µm und minimaler thermischer Belastung der Bauteile in der Herstellung feinwerktechnischer und mikrotechnischer Produkte mittlerweile zum Stand der Technik. Trotzdem ergeben sich vor allem durch die Entwicklung neuer Strahlquellen beinahe täglich neue Einsatzbereiche, die zu neuen Funktionalitäten und einer weiteren Miniaturisierung vieler technischer Produkte führen. Hervorzuheben sind hier vor allem neue leistungsstarke Diodenlaser für Schweißanwendungen und Oberflächenmodifikationen, Hochleistungs-Kurzpulslaser und hochrepetierende UV-Laser zum Abtragen und zur Einstellung von speziellen Materialeigenschaften durch Nutzung nichtlinearer Phänomene sowie leistungsstarke gütegeschaltete Festkörperlaser, die zum Abtragen mit Geometrien im µm-Bereich eingesetzt werden können. Darüber hinaus werden aber auch durch die Kombination von Laserverfahren mit klassischen neue Fertigungstechniken erschlossen, die zu kürzeren Prozessketten, einer erhöhten Integrationsdichte miniaturisierter Produkte und der Bearbeitbarkeit neuer Werkstoffe führen.


Im Rahmen des BMBF-Förderprogramms "Forschung für die Produktion von Morgen" wurden in den vier industriellen Verbundprojekten Mikrotool, Kombilas, OPTOMAT und RapidFluid in einer engen Zusammenarbeit von insgesamt 23 Partnern aus Industrie und Forschung Technologien zur Herstellung mikrotechnischer Produkte entwickelt, die zu deutlichen Kosteneinsparungen in der Prozesskette und neuen Fertigungsmöglichkeiten geführt haben. Die einzelnen Projekte deckten dabei die gesamte Fertigungskette vom Rapid Prototyping, der Werkzeug- bzw. Bauteilherstellung bis zur Fügetechnik im Rahmen des Montageprozesses ab.

Für das Rapid Prototyping mikrofluidischer Bauteile für die Analytik und Medizintechnik wurde im Rahmen des Projektes RAPIDFLUID eine durchgängige Verfahrens- und Anlagentechnik entwickelt und erprobt. Basis dieser Technologie ist eine Laser-Ablationsmaschine zur Erzeugung beliebiger Kanalstrukturen und Mikrogeometrien auf Basis eines ArF-Eximerlasers mit Repetitionsraten > 1000 Hz und einer Werkstückhandhabung mit einer absoluten Genauigkeit besser 1 µm. Die Rapid Prototyping-Fertigungskette wird komplettiert durch einen ebenfalls laserbasierten Maskenschweissprozess, mit dem die fluidischen Mikrostrukturen mit minimaler Werkstoffbeeinflussung gedeckelt werden können.

Das Projekt "Mikrotool - Rapid Tooling für Mikrobauteile" hatte zum Ziel, für Serien-Replikationsverfahren wie z.B. Druckguss, Spritzguss oder Prägen Konzepte und Technologien zur Verkürzung der Herstellzeit für komplexe Werkzeuge bereitzustellen. Hierfür wurden modulare Werkzeugkonzepte sowie neue hochgenaue Laserabtragsverfahren entwickelt und zur Verkürzung der Prozesszeit miteinander kombiniert. Mit diesen Verfahren können in komplexen Abformwerkzeugen

  • Teil-Geometrien mit Dimensionen < 100 µm
  • mit Genauigkeiten im Bereich < 10 µm
  • und Oberflächenqualitäten im Bereich Ra < 1 µm
    bei einer deutlichen Verkürzung der Prozesszeit erzielt werden.

Die Kombination klassischer Verfahren mit innovativen Laserverfahren, jedoch bezogen auf eine besondere Werkstoffklasse, wurde im Projekt Kombilas verfolgt. Hier stand im Vordergrund, Verfahren und Maschinen zur Bearbeitung keramischer und schwer zerspanbarer Werkstoffe z. B. aus Keramik, hochfesten Stählen und ultraharten Werkstoffen, wie z. B. Saphir und Diamant mit Geometrien im Mikrometerbereich bereitzustellen. Produkte aus diesen Werkstoffen finden sich zunehmend in der Kommunikationstechnik, der Sensortechnik und der Medizintechnik, wo ein Maximum an Funktionalität mit einem Minimum an Raum und besonderen äußeren Umgebungsbedingungen kombiniert werden müssen. Für diese Anwendungen wurden im Rahmen des Projektes Kombilas Präzisionsbearbeitungs- verfahren, wie das Laserabtragen, das Schleifen und die Ultraschallbearbeitung qualifiziert und durch deren Kombination eine Verkürzung der Prozesskette und eine Ausweitung des Bearbeitungsbereichs erreicht.

Für die Montage mikrotechnischer Bauteile aus neuen artungleichen Materialkombinationen wurden schließlich im Projekt OPTOMAT Laserstrahlfügeverfahren, wie Schweißen und Löten zur Integration in automatisierte Fertigungslinien mit hoher Prozesssicherheit entwickelt. Der Schwerpunkt der Entwicklungen lag hier auf der Bereitstellung von schnellen, kostengünstigen und verzugsminimierten Fügetechniken zur Verbindung von Stahl- und Kupferwerkstoffen. Hiermit lassen sich neue optimierte Produkte realisieren, die die Vorzüge der unterschiedlichen Werkstoffe kombinieren und für Elektronik, Sensorik und Medizintechnik neue Produkteigenschaften ermöglichen.

In einem zweitägigen Workshop werden nun am 8. und 9. Juni 2005 im Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen die wesentlichen Ergebnisse dieser Projekte zusammengefasst und einem interessierten Publikum aus Technik und Wissenschaft vorgestellt. Anhand praktischer Beispiele wird die Leistungsfähigkeit der entwickelnden Technologien sowie deren Potential für künftige Anwendungen demonstriert.

Dipl.-Phys. Axel Bauer | idw
Weitere Informationen:
http://www.ilt.fraunhofer.de/

Weitere Berichte zu: Fügetechnik Medizintechnik OPTOMAT Prototyping Prozesskette Rapid

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Innovation macht 3D-Drucker für kleinere und mittlere Unternehmen rentabel
24.03.2017 | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

nachricht Neues energieeffizientes Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffasern
13.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit