Mikrostrukturen: Mini-Nullpunktspannsystem für präzise Bearbeitung

Wie ein Navi für die Fertigung

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Mit einem neu entwickelten Spannsystem lassen sich Mikrostrukturen einfacher erzeugen. Es bietet eine Wechselgenauigkeit von unter 1 µm und nutzt eine Referenz- marke, damit die Orientierung entlang der Prozesskette nicht verloren geht.

Um mikrostrukturierte Bauteile herzustellen, müssen diese so präzise wie möglich aufgespannt werden. Eine Möglichkeit dafür ist, die Teilegeometrie zu erfassen und die gemessenen Daten mit einem integrativen Nullpunktspannsystem zu koppeln. Wie sich das umsetzten lässt, zeigt die Forschung im Projekt „MikroProKet“. Dieses Vorhaben der Hirschmann GmbH aus Fluorn-Winzeln fördert das Bundeforschungsministerium im Rahmen des Programms KMU Innovativ.

Die Beteiligten haben sich nicht weniger vorgenommen, als im Verbundprojekt eine neue verfahrenstechnische Prozesskette für die Herstellung mikrostrukturierter Bauteile zu definieren. Das von Hirschmann hierfür neu entwickelte Referenzsystem µ-PrisFix H1.1000 bietet eine Wechselgenauigkeit von weniger als 1 µm im räumlichen Koordinatensystem. Da es eine Referenzmarke nutzt, ermöglicht es die Durchgängigkeit für die gesamte Prozesskette, wobei die Orientierung beibehalten wird. Das erleichtert die Fertigung kleiner, hochpräziser Bauteile.
Um die erforderliche Spannkraft für den Permanenteinzug zu erzeugen, nutzt das System eine Federkraft. Entspannt wird es mit pneumatischer Unterstützung.
Sobald sich die Palette auf dem Kreuzprisma befindet, ist das System komplett abgedichtet (IP68). Solange es nicht belegt ist, schützt ein scharf gebündelter Luftstrahl die Zentrierprismen und Z-Auflagen vor Verschmutzung. Diese Funktion wird als „Center-Cleaning“ bezeichnet. Ob die Palette gerade belegt ist, stellt das System über die Differenzdruckmessung fest. Die Kolbenstellung wird mit einem Sensor abgefragt.
Die Entwickler haben das System so konzipiert, dass die Palette mit dem patentierten Justierspannelement als universelle Bauteilschnittstelle ausgerüstet werden kann.
Inzwischen liegen erste Ergebnisse vor, die die Vorteile dieses Ansatzes in Bezug auf eine Prozesskette für die Mikro-Fertigung zeigen. Einsetzen lässt sich das System für die Funkenerosion und die Messtechnik, aber auch für das Drehen, Schleifen, Fräsen und die Lasermaterialbearbeitung. Die Markteinführung ist im ersten Quartal 2011 geplant.
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