Ätztechnik

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 unbelichten 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)
  • Neusilber (CuNi18Zn20)
  • Bronze (CuSn6)
  • Kupfer (Cu)
  • Nickel (Ni)
  • Kupferberylium (CuBe)
  • Edelstahl (1.4301 / X5CrNi18-10, 1.4310 / X10CrNi18-8)
  • 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 OLEC, Leistung 5000 Watt

Links

Deutsches Kupfer Institut

  • Materialien
  • Ätzmedium
  • Toleranzen
  • Ätzbare Strukturen
  • Anätzung
  • Nutzenaufbau

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, 1.4310 / X10CrNi18-8)
    Eigenschaften: nicht rostender Stahl, rostfreier Stahl, Nirosta, nicht korrodierend
    Zugfestigkeit: anforderungsabhängig z.B. 1300-1500 N/mm²
    Oberfläche: blank, gebürstet, geschliffen, Korn 240

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.