Mikrozerspanung – die günstige Alternative

Die aufkommende Massenproduktion in der Mikrosystemtechnik führt zu vermehrtem Bedarf an Kleinstformen und somit zur Notwendigkeit diese kostengünstig herzustellen. Unter den verschiedenen Verfahren der Mikrosystemtechnik (Schleifen, Erodieren, Lasern oder den Fertigungsverfahren aus der Halbleitertechnik) präsentiert sich die Mikrozerspanung als besonders vorteilhaft und weist zu den bestehenden Verfahren zahlreiche Vorteile auf:

• Geringe Investitionen: Insbesondere das HSC-Fräsen ist das gängigste Herstellungsverfahren im Formenbau. Die Infrastruktur ist somit größtenteils vorhanden.
• Hohe Geometriefreiheit: Bei der Fräsbearbeitung lassen sich komplexe 3D-Strukturen herstellen.
• Das Zerspanen ist ein gut beherrschter Prozess mit hoher Flexibilität
• Bearbeitung von Werkzeugstählen: Eine Vielzahl von Werkstoffen kann bearbeitet werden. Fast alle gängigen Werkstoffe lassen sich spanend bearbeiten.
• Geringe Umweltbelastung: Neben den bereits in der spanenden Bearbeitung beachteten Umweltauflagen gelten keine weiteren Restriktionen.

Bei geringen Investitionskosten stellt das Mikrofräsen somit eine flexible und effiziente Bearbeitungsmethode mit hoher geometrischer Freiheit zur Bearbeitung nahezu aller gängigen Werkstoffe im Formenbau dar.

Voraussetzung ist die Beherrschung des Prozesses. Ein reines Herabskalieren ist nicht möglich. Die Integration der Prozessbestandteile, deren genaue Abstimmung und ganzheitliche Betrachtung sowie die Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigen Mikrowerkzeugen sind notwendige Voraussetzungen für erfolgreichen Einsatz der Mikrozerspanung.

Zur Erforschung der Zusammenhänge wurde unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT Aachen) und führender europäischer Industriepartner das Forschungsprojekt „MicroMilling" ins Leben gerufen. Im Projekt wird die gesamte Prozesskette von Bearbeitung, Werkzeug, Maschine und CAD/CAM-System abgedeckt und integriert betrachtet. Der Fokus des Projekts zielt auf die Optimierung des Prozesses der Mikrobearbeitung bei der Herstellung hochpräziser Spritzgießwerkzeuge mit komplexen 3D-Strukturen und hohen Oberflächengüten. Eingesetzt werden Mikrowerkzeuge von 50–300 µm. Zielsetzung ist die weitere Optimierung der Werkzeuggeometrien sowie der verwendeten Hartmetall-Substrate in Abstimmung mit neuen Beschichtungen. Nach Abschluss des Projekts in 2005 werden die Ergebnisse der Öffentlichkeit vorgestellt. Neben den Projektpartnern Cimatron und Kern ist Magafor in Zusammenarbeit mit SPPW für die Entwicklung entsprechender Mikro-Fräswerkzeuge zuständig.

Neben der Forschungsarbeit widmen sich Magafor und SPPW bereits seit 1994 der Serienproduktion und dem Vertrieb von Mikrowerkzeugen aus Hartmetall. Die kleinsten 1994 in Serie produzierten Fräser hatten einen Durchmesser von 0,3 mm. Zum heutigen Tage ist dieser Fräser bereits in 28 verschiedenen Varianten für die verschiedensten Anwendungen verfügbar. Der zurzeit kleinste in Serie produzierte Fräser hat einen Durchmesser von 0,05 mm (50 µm). Das Gesamtprogramm der Mikrofräswerkzeuge umfasst inzwischen 30 Referenzen in über 50 Variationen. Mikro-Reibahlen ab Durchmesser 0,2 mm (200 µm) sowie Bohrwerkzeuge ab 0,15 mm und Kühlkanalbohrer ab 1,2 mm runden das Produktionsprogramm sinnvoll ab.

Durch jahrelange Erfahrung, konsequente Forschung und Weiterentwicklung sowie dem breiten in großer Serie produzierten Programm und der daraus resultierenden konstanten Qualität bei hoher Verfügbarkeit haben sich Magafor und SPPW zu führenden Unternehmen im Bereich der Microzerspanung entwickelt.