Fotochemisches Ätzen ist das Verfahren der Wahl für komplizierte Metallteile

Photo Chemical Etching (PCE) gilt heute als präzises Herstellungsverfahren zur Herstellung komplexer Metallkomponenten. Dabei werden chemische und fotografische Techniken eingesetzt, um selektiv Material von einem Metallblech zu entfernen und so das gewünschte Design zu erzielen.

Der Prozess beginnt mit der Reinigung des Metallblechs, um Öle und Verunreinigungen zu entfernen. Ein Fotowerkzeug, typischerweise ein hochauflösendes Glas, ein Film oder ein digitales Bild, wird auf das laminierte Metallblech aufgebracht. Mithilfe von UV-Licht wird das Design auf die Folie belichtet, die es auf die Metalloberfläche überträgt.

Nach der Belichtung wird eine Entwicklungslösung aufgetragen, um den überschüssigen Lack selektiv von den ungeschützten Bereichen zu entfernen und so das gewünschte Teiledesign zu hinterlassen. Anschließend wird das Metallblech einem Ätzprozess unterzogen, bei dem eine chemische Lösung aufgetragen wird, um die ungeschützten Bereiche des Metalls aufzulösen. Dies führt zu einem präzisen Materialabtrag entsprechend der Konstruktion und hinterlässt das gewünschte Bauteil.

Sobald der Ätzvorgang abgeschlossen ist, wird das fertige Teil in eine Abbeizlösung getaucht, um alle verbleibenden Resist- und Verunreinigungen zu entfernen. Die geätzten Teile stehen dann zur weiteren Bearbeitung bereit, beispielsweise zum Biegen, Zusammenbauen oder zur abschließenden Qualitätskontrolle.

Prozessvorteile

PCE ist ein hochentwickelter Herstellungsprozess, der gegenüber herkömmlichen Metallherstellungsmethoden erhebliche Vorteile bietet. Es ermöglicht die Herstellung komplexer Designs mit außergewöhnlicher Präzision und engen Toleranzen und eignet sich daher für ein breites Anwendungsspektrum.

Einer der Hauptvorteile von PCE ist seine Fähigkeit, die physikalischen Eigenschaften des zu ätzenden Metalls zu bewahren. Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Fertigungsmethoden wie Stanzen oder Bearbeiten wird das Metall bei PCE keinen übermäßigen mechanischen Kräften oder Hitze ausgesetzt. Dadurch bleiben die inhärenten Eigenschaften des Metalls wie Härte, Duktilität und Kornstruktur weitgehend unberührt. Dadurch behalten die fertig geätzten Komponenten ihre ursprünglichen mechanischen Eigenschaften und sorgen so für optimale Leistung und Funktionalität.

Darüber hinaus zeichnet sich das Verfahren durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus, insbesondere hinsichtlich der Werkzeugkosten. PCE nutzt digitale Werkzeuge, um das Bild auf die Metalloberfläche zu übertragen. Die Kosten für die Herstellung eines speziell für PCE entwickelten Werkzeugs sind relativ gering und liegen typischerweise bei etwa 2.000 €. Im Vergleich dazu beinhalten herkömmliche Methoden der Metallherstellung häufig teure und zeitaufwändige Werkzeugprozesse, die mehrere tausend Dollar kosten können und erhebliche Vorlaufzeiten erfordern. Dieser Kostenvorteil macht PCE besonders attraktiv für kleine bis mittlere Produktionsserien sowie für das Rapid Prototyping.

Darüber hinaus ermöglicht PCE schnelle und einfache Designänderungen während der Prototyping-Phase. Da der Werkzeugprozess relativ einfach und erschwinglich ist, können Änderungen am Design mit minimalem Kosten- und Zeitaufwand umgesetzt werden. Designer und Ingenieure haben die Flexibilität, Anpassungen an den Abmessungen oder Merkmalen des Teils vorzunehmen und so sicherzustellen, dass das Endprodukt den gewünschten Spezifikationen entspricht.

Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil von PCE ist die Fähigkeit, gratfreie Teile mit glatten Kanten herzustellen. Der Prozess entfernt Material durch chemische Auflösung, was zu sauberen und präzisen Kanten ohne Gratbildung oder raue Stellen führt. Dieses Maß an Präzision ist besonders wichtig für Anwendungen, die komplizierte Details erfordern, wie z. B. feine Bildschirme, Schaltkreiskomponenten oder medizinische Geräte, bei denen Unvollkommenheiten oder Grate die Leistung oder Sicherheit beeinträchtigen könnten.

Darüber hinaus ist PCE mit einer Vielzahl von Metallen und Legierungen kompatibel. Edelstahllegierungen, Stahllegierungen, Messing, Kupfer, Berylliumkupfer, Aluminium, Inconel, Neusilber, Phosphorbronze und verschiedene exotische Legierungen können mit diesem Verfahren erfolgreich geätzt werden. Diese Vielseitigkeit ermöglicht die Herstellung von Komponenten für verschiedene Branchen, von der Elektronik und Luft- und Raumfahrt bis hin zu medizinischen Geräten und Telekommunikation.

PCE der nächsten Generation

Die Micrometal Etching Group hat die bereits präzise PCE-Technologie weiterentwickelt und den Prozess so optimiert, dass er heute ein Maß an Präzision und Toleranz bietet, das mit herkömmlicher PCE oder anderen traditionelleren Technologien nicht möglich ist.

Es gibt viele Phasen im PCE-Prozess, und Micrometal hat sich auf einige davon besonders konzentriert, um die Technologie weiterzuentwickeln, um den immer anspruchsvolleren Anforderungen von Kunden in der gesamten Industrie gerecht zu werden. Der PCE-Prozess von micrometal unterscheidet sich stark von herkömmlichen PCE-Prozessen. Einzigartig ist, dass das Unternehmen ein spezielles Flüssigresistsystem verwendet, um ultradünne (2–8 Mikrometer) Photoresistschichten zu erhalten, die ein höheres Maß an Präzision im chemischen Ätzprozess ermöglichen. Es ermöglicht das Erreichen extrem kleiner Strukturgrößen von 25 Mikrometern, eines minimalen Lochdurchmessers von 80 % der Materialdicke und wiederholbarer Toleranzen im einstelligen Mikrometerbereich. Darüber hinaus kann es zusammen mit dem optimierten Belichtungssystem des Unternehmens die Parallaxenprobleme vermeiden, die typischerweise mit PCE verbunden sind.

Herkömmliches PCE verwendet einen relativ dicken Trockenfilm-Resist, der die ultimative Teilepräzision und die verfügbaren Toleranzen beeinträchtigt, und es ist nur in der Lage, Strukturgrößen von 100 Mikrometern und einen minimalen Lochdurchmesser von 100–200 % Materialstärke zu erreichen. Mit dem PCE-Verfahren der Micrometal Etching Group können ultrapräzise Konturen Gestalt annehmen, und so kann das Unternehmen Metallteile mit einzigartigen Eigenschaften und einem unübertroffenen Komplexitätsgrad herstellen. Aus diesem Grund betrachtet Micrometal seinen PCE-Prozess als eine Schlüsseltechnologie, die bisher unmögliche Metallteile und -komponenten herstellt und damit industrielle Innovationen für Kunden vorantreibt.

Zusätzlich zu unserem Einsatz von Nassresist anstelle von Trockenresist verwenden die meisten PCE-Dienstleister auf Filmen erstellte digitale Fotowerkzeuge, bei Micrometal werden auf Glas erstellte Fotowerkzeuge verwendet, die für die vielen Anwendungen geeignet sind, die höchste Präzision erfordern. Mit Fotowerkzeugen aus Glas können Toleranzen im Bereich von 1 bis 2 Mikrometern erreicht werden, und Probleme mit Verzerrungen aufgrund von Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, die bei der Verwendung von Filmwerkzeugen ein ständiges Problem darstellen, werden vermieden. Beispielsweise kann Mikrometall auf einer Ätzfläche von 700 mm konstant Toleranzen von 5–10 Mikrometern erreichen, wohingegen PCE-Unternehmen, die filmbasierte Werkzeuge verwenden, nur Toleranzen von 50–60 Mikrometern erreichen können.

PCE von Micrometal verfügt über viele Eigenschaften, die Innovationen wirklich anregen und die Grenzen dessen, was als möglich angesehen wird, durch die Einbeziehung herausfordernder Produktmerkmale, Verbesserungen, Komplexität und Effizienz erweitern können, und es ist wichtig, dass Konstrukteure sein Potenzial voll ausschöpfen. Optimaler Erfolg erfordert die frühzeitige Zusammenarbeit mit einem PCE-Spezialisten. Um das wahre Potenzial von Micrometals PCE auszuschöpfen, muss eine Partnerschaft aufgebaut werden und nicht eine Beziehung zwischen Kunde und Subunternehmer. Deshalb lädt das Unternehmen Kunden ein, Anträge zur Prüfung einzureichen, um zu besprechen, wie PCE bei Produktentwicklungsprogrammen helfen kann.

Zusammenfassung

Traditionelles PCE ist eine vielseitige und effiziente Fertigungstechnik, die in Branchen eingesetzt wird, die hochwertige, komplexe Metallkomponenten erfordern. Seine Anwendungen erstrecken sich über die Bereiche Elektronik, Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte, Telekommunikation, Automobilindustrie und mehr. Die Fähigkeit des Verfahrens, präzise Designs und enge Toleranzen zu erzielen, sowie seine Kompatibilität mit verschiedenen Metallen machen es zu einer unverzichtbaren Lösung für Branchen, die zuverlässige und kostengünstige Herstellungsprozesse suchen. Die PCE-Technologie der nächsten Generation von micrometal verschiebt die Grenzen dieser bereits präzisen und agilen Technologie und ermöglicht Innovationen in einer Reihe von Präzisionsmetallkomponentenfertigungen.

Geschrieben von Jochen Kern, Leiter Vertrieb & Marketing, micrometal GmbH