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 Fraunhofer-Forscher entwickeln Messanlage für ZF-Werk in Saarbrücken
21.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP

nachricht Startschuss für EU-Projekt: Charakterisierung der Schweißraupe für adaptives Laserauftragschweißen
15.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie