Arbeiten in den Dimensionen des Mikrokosmos

Jeder Gegenstand wird durch seine Oberfläche begrenzt. Diese muss einerseits oftmals hohe Beanspruchungen aushalten und oft über einen längeren Zeitraum spezifische Funktionen erfüllen. So gibt es unter anderem im Auto unzählige Funktionsflächen. Dazu gehören beispielsweise Blickflächen sowie Brems-, Dicht-, Füge-, Gleit-, Roll-, Strömungs- und Wälzflächen. Die gezielte Nutzung definierter Eigenschaften dieser Flächen sorgt letztendlich für einen hohen Fahrkomfort bei einem niedrigen Kraftstoffverbrauch, geringen Emissionen sowie einem ansprechenden Design.

„Die Potenziale funktionaler Oberflächen sind jedoch noch lange nicht ausgereizt“, weiß der Leiter der Professur Mikrofertigungstechnik der Technischen Universität Chemnitz, Prof. Andreas Schubert. „Nicht nur im Maschinen- und im Automobilbau, sondern auch in der Energieerzeugung und -wandlung, beim Temperaturmanagement technischer Systeme sowie in der Medizintechnik gewinnen funktionale Oberflächen zunehmend an Bedeutung.“ Eine Kernkompetenz der Professur liegt deshalb in der Entwicklung und Erzeugung funktionaler Oberflächen, mit denen sich die Energie- und Ressourceneffizienz erhöhen lässt, insbesondere auch bei neuartigen Leichtbauwerkstoffen.

Mit einem Bearbeitungszentrum im Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse stoßen die Wissenschaftler nun in eine neue Dimension der Mikrofertigung vor. „Wir können dank einer hochpräzisen 5-Achs-Kinematik, hydrostatischer Achsen und Führungen sowie eines umfangreichen Temperaturmanagements innerhalb der Maschine Oberflächenstrukturen mikrometergenau herstellen und mit der Genauigkeit in der Größenordnung eines winzigen Bakteriums zerspanen“, freut sich Schubert. Ein Hochpräzisionsbearbeitungszentrum von Kern Microtechnik ermögliche den Einsatz unterschiedlicher Bearbeitungstechnologien. Dazu gehören zum Beispiel Mikrobohren, Glanz- und Mikrofräsen sowie Koordinatenschleifen in Kombination mit verschiedenen Kühlschmierstrategien, um in Abhängigkeit des adressierten Anwendungsgebietes anforderungsgerechte Oberflächeneigenschaften erzeugen zu können. Die neue Maschine im Gesamtwert von etwa 700 000 Euro wurde speziell für die Anforderungen der Professur Mikrofertigungstechnik konfiguriert und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie aus Landesmitteln des Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft und Kunst finanziert.

Von der neuen Technik profitieren an der TU Chemnitz eine Reihe von Wissenschaftlern und Forschungsprojekten, unter anderem der Sonderforschungsbereich „Hals“, in dem hochfeste aluminiumbasierte Leichtbauwerkstoffe entwickelt, charakterisiert und bearbeitet werden.