Die kleinsten Räucherhäuschen des Erzgebirges

Die wohl kleinsten Räucherhäuschen des Erzgebirges befinden sich in einem Labor der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz.

Die winzigen Metallhäuschen sind mit einer Höhe von 0,8 und 2 Millimetern so klein, dass sie auf einer 1-Cent-Münze stehend kaum noch zu erkennen sind. Gefertigt wurden sie an der Professur Mikrofertigungstechnik. Das Team um Prof. Dr. Andreas Schubert beschäftigt sich schon seit vielen Jahren mit dem großen Potenzial kleiner Bauteile und Strukturen.

Doch wie entstehen diese winzigen Teile? Mit Hilfe eines winzigen elektrisch geladenen Salzwasserstrahls vom Durchmesser eines menschlichen Haares gelingt es den Forschern in der Arbeitsgruppe um Dr. Matthias Hackert-Oschätzchen beispielsweise Edelstahlfolie mit einer Dicke von 0,1 Millimeter zu zerschneiden. Anders als das Wasserabrasivstrahlschneiden erfolgt beim sogenannten Jet-ECM (ECM = electrochemical machining) der Materialabtrag nicht durch die kinetische Energie von Partikeln, sondern durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Elektrolytstrahl und Werkstückwerkstoff.

Das Metall wird dabei anodisch aufgelöst. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen in der nahezu kraftfreien und gratfreien Bearbeitung von hochfesten Metallen ohne thermische Beeinflussung des Werkstückmaterials sowie ohne Verschleiß der Werkzeuge. Im Fall der elektrochemischen Strahlbearbeitung ist das Werkzeug eine Edelstahldüse mit einem Bohrungsdurchmesser von 50 Mikrometern.

Mit diesem Verfahren lassen sich neben kleinen Räucherhäuschen oder winzigen Tannenbäumen natürlich auch technisch weitaus relevantere Bauteile erzeugen. „Neben dem Folienschneiden ist es möglich, Oberflächen von größeren Bauteilen mit funktionalen Mikrostrukturen zu versehen, die zum Beispiel zur Reibungsminimierung im Automobil oder an Maschinenkomponenten beitragen können“, sagt Schubert. Auch für die Strukturierung von hochfesten Umformwerkzeugen könne das Verfahren beispielsweise genutzt werden. Darüber hinaus sind Anwendungen in der Fluid- und Medizintechnik zu finden.

„Oberflächenstrukturen im Mikrometerbereich sind auch verantwortlich für eine Vielzahl von physikalischen Eigenschaften, die auch die Weihnachtswelt beeinflussen.“, sagt Hackert-Oschätzchen und ergänzt: „Sie sorgen dafür, dass ein Lichtstrahl anheimelnd reflektiert wird, dass die Mandelreibe Mandeln reibt oder dass die Räder an der Modelleisenbahn fest mit den Achsen verbunden sind.“

Weitere Informationen erteilt Dr. Matthias Hackert-Oschätzchen, Telefon 0371 531-35131, E-Mail matthias.hackert@mb.tu-chemnitz.de