Leistungen  Ätztechnik

Ätztechnik

Modellbausatz Präsentationsmappe mit dekorativen Ätzelementen bestücktSieb aus EdelstahlEdelstahlschild einseitig angeätzt mit schwarz ausgelegter Schriftgeätzes Schirmblech mit Fotolackgeätztes Formteil als Lesezeichenkonturgeätzte Erdungsfeder, nachträglich in Biegevorrichtung gebogengebogenes Abschirmblech mit angeätzten Biegelinien aus Neusilber

Allgemein

Das Formätzen mit einer Säure im beidseitigen Sprühverfahren ist eine flexible und kostengünstige Alternative, vor allem zum klassischen Feinstanzen von Dünnblechen. Aber auch bei Klein- und Nullserien ist die Ätztechnik bei einer Viel­zahl von Anwendungen die wirtschaftlichste Produktionsvariante.

Verfahren

Durch den Einsatz einer Säure, bei der Weidling GmbH mittels Eisen-III-Chlorid (FeCl3), wird aus dem Ätzbogen die Kontur des Teiles im Mehrfachnutzen ausgeätzt. Zuerst wird das Material beidseitig mit einer UV-lichtempfindlichen Schicht versehen. Nachdem das Material in die lithografisch hergestellte Filmtasche geschoben wurde, erfolgt die beidseitige Belichtung. Nach Abschluss der beiden Zwischenschritte, Entfernen der belichten Stellen mittels ver­dünnter Lauge sowie Retusche, wird der vorbereitete Mehrfachnutzen in der auf beiden Seiten gleichzeitig arbeitenden Sprüh­ätz­maschine geätzt. Nach dem Entfernen der ätzresisten Schicht wird der Ätzprozess mit der Qualitätskontrolle abgeschlossen.

Vorteile

Die großen Vorteile des Ätzverfahrens sind die geringen Werkzeugkosten und die kurze Fertigungszeit. Aber auch die hohe Genauigkeit (Toleranzen) und die Möglichkeit die Materialstärke partiell zu reduzieren (Anätzung), sind Allein­stellungs­merkmale des Ätzens. Beim Ätzen werden die Werkstoffeigenschaften nicht beeinflusst. Bei der Weidling GmbH ist aufgrund der speziellen Maschinenkonstruktion der Ätzanlagen eine Anbindung der Formteile, soweit keine weitere galvanische Verarbeitung erfolgt, nicht erforderlich. Die Lieferung der planen Teile erfolgt dann absolut gratfrei und frei von Ölen und Fetten in einer luftdichten und stoßsicheren Umverpackung.

Materialien

Als Materialien kommen vor allem Kupferlegierungen und Edelstahl zur Verwendung. Der Schwerpunkt in der industriellen Produktion liegt bei Materialstärken von 0,05 bis 0,5 mm. Die standardisierte Verarbeitungsbreite von Coil- und Plattenware liegt bei 300 mm. Das Arbeitsformat ist materialabhängig und wird auftragsspezifisch zugeschnitten bzw. abgelängt.

  • Messing (CuZn37, CuZn39Pb3 und weitere)
  • Neusilber (CuNi18Zn20 und weitere)
  • Bronze (CuSn6)
  • Kupfer (Cu)
  • Nickel (Ni)
  • Kupferberylium (CuBe)
  • Edelstahl (1.4301 / X5CrNi18-10, 1.4310 / X10CrNi18-8. 1.4404 / X2CrNiMo17-12-2 und weitere)
  • metallische Sonderwerkstoffe

Anwendungen

Das Anwendungsgebiet des Ätzverfahrens ist branchenübergreifend. Vor allem in der Medizintechnik, Elektro- und Telekommunikationstechnik, beim Modellbau, aber auch in der Automobilindustrie und in der Schilder­fertigung besteht ein großer Bedarf an Lösungen unter Einsatz des Ätzverfahrens. Typische Formätzteile, unter Berück­sich­ti­gung der jeweiligen speziellen Materialeigenschaften, sind Abschirmbleche, EMV-Gehäuse, Federn, Scheiben, Leadframes, Kontaktgeber, Dichtungen, Gitter, Gase, Deckel und Bügel.

Maschinenpark

  • Sprüh-Ätzmaschine Typ KL theoretisches max. Format 500x700 mm (Übergrößen auf Anfrage)
  • Sprüh-Ätzmaschine Typ CC theoretisches max. Format 500x700 mm
  • Vakuum-Belichter Typ ORC, Leistung 5000 Watt
  • Materialien
  • Ätzmedium
  • Toleranzen
  • Ätzbare Strukturen
  • Anätzung
  • Nutzenaufbau
  • Edelstahl
  • Entwicklung

Materialien

Hier erfahren Sie genaueres über die Zusammensetzung, Eigenschaften und Normen der ätzbaren Materialien.

  • Messing (CuZn37 / Ms 63 / CW508L / 2.0321)
    Eigenschaften: goldfarbende Legierung aus Kupfer und Zink
    Härten: weich (HV 55-95 = F30), halbhart (HV 95-140 = F35), hart (HV 150-180 = F48), federhart (HV 170-200 = F55)
    Qualitäten: Industriequalität kratzerarm, Architekturqualität glanzpoliert ab 1,00 mm (Schilder)
  • Neusilber (CuNi18Zn20 / CW409J / 2.0740)
  • Bronze (CuSn6 / CW452K)
  • Kupfer (Cu)
  • Nickel (Ni)
  • Kupferberylium (CuBe)
  • Edelstahl
    1.4301 / X5CrNi18-10 / AISI 304 / UNS S 30400 / BS 304 S 15
    1.4310 / X10CrNi18-8 / AISI 301 / UNS S 30100 / BS 301 S 22
    1.4404 / X2CrNiMo17-12-2 / AISI 316 L / UNS S 31603 / BS 316 S 11

Ätzmedium

Als Säure zum Konturätzen der Formteile wird Eisen(III)-chlorid (FeCl3) eingesetzt. Weitere Bezeichnungen sind Eisentrichlorid sowie Ferrichlorid. Eisen(III)-chlorid ist eine chemische Verbindung aus Eisen(III)- und Chloridionen. Eisen-III-Chlorid ist gesundheitschädlich und muss fachgerecht und nachweispflichtig entsorgt werden.

Toleranzen

Grunsätzlich gilt, dass die realisierbaren Fertigungstoleranzen mit steigender Materialstärke ansteigen. Als Standard bei der Normierung von Ätzteilen hat sich die DIN ISO 2768-1 m (mittel) durchgesetzt. Die Einhaltung der Norm kann bei den meisten Kontur- und Materialkombinationen im Ätzverfahren gewährleistet werden. Sinnvoll ist zudem die Festlegung von Referenzmaßen.

Ätzbare Strukturen

Als verfahrensbedingter Grundsatz gilt, dass der kleinste Lochdurchmesser, bzw. die geringste Stegbreite mindestens gleich der gewählten Materialstärke sein muss. Der Lochdurchmesser einer 0,2 mm (200 µm) dicken Messingplatine muss demnach bei der Layouterstellung mit mindestens 0,2 mm (200 µm) angelegt werden.

Anätzung

Ein absolutes Alleinstellungsmerkmal des Ätzverfahrens ist die Möglichkeit das Material partiell einseitig zu reduzieren. Dieses auch Half-Etching genannte Verfahren ermöglicht es zum Beispiel eine Teilenummer oder andere Kennzeichnung direkt im Ätzprozess zu integrieren aber auch Biegelinien zu generieren, sodass aus einem zweidimensionalem Ätzteil durch erleichtertes werkzeugfreies Umbiegen per Hand z.B. ein Abschirmdeckel, eine EMV-Gehäuse oder ein anderes gebogenes Teil wird. Auch dekorative Strukturen und das einseitige Ätzen von Schildern, hier auch variabler in der Anätztiefe, sind möglich.

Nutzenaufbau

In der Serienproduktion wird grundsätzlich unter Berücksichtigung einer vorher definierten Plattengröße lithografisch ein Mehrfachnutzen aufgebaut. Bei der Weidling GmbH muss dieser Nutzenaufbau grundsätzlich nicht angebunden werden, sodass Formätzteile absolut plan und gratfrei und ohne Verunreinigungen hergestellt werden können. Lediglich bei einer späteren galvanischen Weiterverarbeitung (Gestell) ist eine Anbindung der Einzelteile notwendig. Die Optimierung des Nutzenaufbaus und die abgewickelte Teilegröße sind neben der Materialauswahl die entscheidenden Faktoren für die Angebotserstellung.

Edelstahl

1.4301 / X5CrNi18-10 / AISI 304 / UNS S 30400 / BS 304 S 15
1.4310 / X10CrNi18-8 / AISI 301 / UNS S 30100 / BS 301 S 22
1.4404 / X2CrNiMo17-12-2 / AISI 316 L / UNS S 31603 / BS 316 S 11
Eigenschaften: nicht rostender Stahl, rostfreier Stahl, Nirosta, nicht korrodierend
Zugfestigkeit: anforderungsabhängig z.B. 1300-1500 N/mm²
Oberfläche: blank, gebürstet, geschliffen, Korn 240
Oberfläche nach DIN EN 10088:
1C warmgeformt, wärmebehandelt, nicht entzundert
1E warmgeformt, wärmebehandelt, mechanisch entzundert
1D warmgeformt, wärmebehandelt, gebeizt
2C kaltgewalzt, wärmebehandelt, nicht entzundert
2E kaltgewalzt, wärmebehandelt, mechanisch entzundert
2B kaltgewalzt, wärmebehandelt, gebeizt, kalt nachgewalzt
2R kaltgewalzt, blankgeglüht

Entwicklung des Drehtellerverfahrens

Die Weidling GmbH hat ein neues innovatives Ätzverfahren entwickelt, das die Kantenschärfe und Maßgenauigkeit optimiert.

Auf Basis des bestehenden Maschinenparks wurden im ersten Schritt die Eigenschaften des Ätzverfahrens mittels oszillierenden Schubladensystems erfasst. Anschließend wurden gemeinsam Lösungsansätze entwickelt, um bestehende Mängel abzustellen und die angestrebten Ziele umsetzen zu können. Schwerpunkt bei der Konstruktion waren die homogene Benetzung des zu ätzenden Materials und der Abtransport der Ätzlösung. Ein zügiger Abtransport des Ätzmediums gewährt die Zufuhr frischer Ätzlauge und somit einen schnelleren Prozessablauf. Durch die Pfützenbildung bei der oszillierenden Schubladentechnik, bot nur eine sich drehende Vorrichtung die benötigte zentrifugale Eigenschaft. Zudem ist eine manuelle Neupositionierung der Platte während des Prozesses ausschließen nicht mehr notwendig.

In einem CAD-Programm wurde die Konstruktion entwickelt und in mehreren Entwicklungsphasen diskutiert und verbessert. Für die Herstellung der Drehtellervorrichtung war die Zusammenarbeit mit Werkzeugbauern und deren Know-how notwendig.