Bahnerodieren Abtragregelung der Mikroerosion maximiert die Genauigkeit

In der Mikrofertigungstechnik sind flexible und robuste Lösungen gefragt, um präzise Formeinsätze herzustellen. Mit optischer Sensorik und einer intelligenten, prozessübergreifenden Abtragregelung kann bei der Mikrobahnerosion ein Höchstmaß an Genauigkeit erreicht werden.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Renishaw GmbH

asecos GmbH

wbk Institut für Produktionstechnik Universität Karlsruhe (TH)

Bedingt durch die steigende Funktionsintegration und Miniaturisierung von Produkten wurde die Mikrosystemtechnik innerhalb des letzten Jahrzehnts zu einem schnell wachsenden Markt mit steigender Nachfrage [1]. Für die Zukunft prognostiziert die MEMS Industry Group, dass die Nachfrage nach kleinsten, hochpräzisen Systemen mit gesteigerter Leistungsdichte und Funktionsvielfalt bei geringeren Kosten in unterschiedlichsten Branchen weiterhin zunehmen wird. Dies führt zu einem erheblichen Optimierungsbedarf der Mikrofertigungsverfahren und Prozessketten, um Mikrokomponenten und -systeme prozesssicher herstellen zu können.

Prozessübergreifende Abtragregelung gleicht Verschleiß beim Erodieren aus

Eine effiziente Variante der Herstellung von kleinen Bauteilen aus verschleißfesten Materialien wie Keramik und Metalllegierungen ist der Mikropulverspritzguss (μPIM) [2]. Um dabei die präzise Abformung der Teile gewährleisten zu können, ist die Maßhaltigkeit und Genauigkeit des Formeinsatzes ein grundlegender Faktor. Die Mikrofunkenerosion (µEDM) ist eine verbreitete Technik für die Herstellung von Mikroformeinsätzen aus harten und damit verschleißfesten Materialien. Besonders die Prozessvariante der Mikrobahnerosion ist eine sehr flexible Möglichkeit, um Formen ohne eine vorgelagerte Elektrodenstrukturierung zu erzeugen.

Jedoch ist bedingt durch den funkenerosiven Materialabtrag auch diese Technik verschleißbehaftet. Am Institut für Produktionstechnik wbk wurde eine prozessübergreifende Abtragregelung entwickelt, um die verschleißbedingte Geometrieabweichung beim Mikrobahnerosionsprozess automatisiert detektieren und kompensieren zu können.

Variable Verschleißbedingungen bei der Mikrobahnerosion

Der EDM-Prozess zur Herstellung von Mikroformeinsätzen wird in die zwei Verfahrensvarianten Mikrosenkerosion und Mikrobahnerosion unterteilt. Die traditionelle Senkerosion hat den wesentlichen Nachteil, dass vor der eigentlichen Bearbeitung Formelektroden hergestellt werden müssen, was unter Umständen sehr komplex und kostenintensiv sein kann.

Bei der flexibleren Bahnerosion wird eine zylinderförmige rotierende Elektrode verwendet, die NC-gestützt in einzelnen Bahnen und ebenenweise Material funkenerosiv abträgt und so die gewünschte Form erzeugt (Bild 1 – siehe Bildergalerie). Somit können komplexe Strukturen mit geometrisch einfachen und standardisierten Elektroden hergestellt werden. Der prozessbedingte Elektrodenverschleiß wird bei dieser Technik durch eine kontinuierliche Zustellbewegung des Werkzeugs realisiert.

(ID:28199390)