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Entwicklung des Drehtellerverfahrens

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.

 

Toleranzen

Die erzielten Toleranzen bei gleicher Vorlage und unterschiedlichen Materialstärken sind voneinander abweichend. Dieser Effekt lässt sich durch Materialzugabe oder Abnahme in der Filmtasche positiv beeinflussen. Bei den Testätzungen mit Oszillation und Drehteller wurde bewusst auf bekannte Zugaben verzichtet, um die Toleranzabweichung darzustellen. Alle weiteren maschinentechnischen Parameter wurden unverändert beibehalten, woraus sich die in der Matrix dargestellten Werte ergeben.

Es wurden die Materialien Edelstahl 1.4310 (X10CrNi18-8) und Neusilber (CuNi18Zn20) für einen direkten Vergleich ausgewählt, da hier die theoretischen Verbesserungen am deutlichsten voneinander abweichen.

Edelstahl 1.4310 (X10CrNi18-8)

Die Vorteile bzw. Verbesserungen durch die Drehtellerkonstruktion sind beim Material Edelstahl deutlich erkennbar. Die Genauigkeit der Ätzung hinsichtlich der geometrischen Abweichung hat sich bei geringer Materialstärke verdoppelt, d.h. Toleranzen haben sich halbiert. Bei der Ätzrate wurde auch eine Verbesserung festzustellen. Durch die schnellere Zufuhr an frischem Ätzmedium verringerte sich die benötigte Prozessdauer um bis zu 22%.

Neusilber (CuNi18Zn20)

Für das Material Neusilber fielen die Ergebnisse im Vergleich zum X10CrNi18-8 nicht so signifikant aus. Das liegt vor allem an den bereits sehr guten Ätzeigenschaften. Neusilber ist im Gegensatz zum ausgewählten Edelstahl-Material im Härtegrad weicher und lässt auch bei unterschiedlichen Materialstärken sehr geringe Toleranzen zu. Aber auch hier wurden Verbesserung hinsichtlich der Toleranz und Ätzrate festgestellt.

 

Ätzverfahren Drehteller FotoÄtzverfahren Drehteller GrafikÄtzverfahren Drehteller Grafik

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Dieses Projekt wurde gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags.