Fraunhofer-Gesellschaft

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microSINTERING - ein neues Verfahren der Mikrobearbeitung

Abschlussbericht des vom BMBF geförderten Verbundprojektes "Vakuum SLS"
 
: Ebert, R.; Regenfuß, P.; Exner, H.; Lenk, R.; Schneider, J.; Wirth, I.; Petsch, T.; Fischer, J.; Hommel, B.; Wodrazka, K.H.; Menschig, A.
: Hochschule Mittweida

Mittweida, 2004, 90 Bl.
Reportnr.: BMBF 02 PP 1111 - 02 PP 110 - 116
German
Report
Fraunhofer IKTS ()
Lasermikrosintern

Abstract
Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde der bereits bekannte Selektive Lasersinterprozess weltweit erstmals zur Erzeugung von 3D Mikrostrukturen weiterentwickelt. Dazu waren zahlreiche Innovationen an der Maschine nötig: Verlagerung der Rakelanlage in eine Vakuumkammer, Verwendung gütegeschalteter Nd:YAG-Laser, zylinderförmige Pulvervorrats- und Bauräume, Ringrakel, kreisförmige Rakelbewegung, Bereitstellung mehrerer Pulvervorräte. Prozessmodifikationen betrafen die Verwendung nanoskaliger Pulver, Rakeln dünnster Pulverschichten, Verwendung eines speziellen Rakelregimes, Verwendung eines speziellen Bestrahlungsregimes. Der so modifizierte Prozess wird als Lasermikrosintern (microSINTERING) bezeichnet. Schutzrechte wurden angemeldet. Das Verfahren erreicht eine Auflösung von 0,01 mm bei Schlitzen, 0,02 mm bei Stegen und <0,03 mm bei 3D Konturen. Die Rauheit der erzeugten Oberflächen liegt zwischen 1,5 und 7 Mikrometern. Sie ist abhängig von der Richtung der Oberfläche zur Bearbeitungsebene und von der erzeugten Bauteildichte. Metallpulver mit genügend kleiner Korngröße (<0,01 mm) können zu einer Bauteildichte von 40 bis 75 % verarbeitet werden. Teile aus W, Cu, Ag, Mo, Al, Ti, Fe und Stahl sowie aus Gemischen wurden bereits hergestellt. Die Gemische erreichen eine Dichte von >95 %. Relativ poröse Halte-/Abstandskörper, die mit Ultraschall entfernbar sind, können gezielt hergestellt werden. Zum Mikrosintern von Keramik wurden Vorarbeiten durchgeführt. Eine weitere Miniaturisierung des Verfahrens könnte durch Sputtern der Pulverschichten erreicht werden. Es wurde gezeigt, dass das Verfahren zur Herstellung von kompliziert innenkonturierten Teilen, z.B. für die Mikrowerkzeugherstellung, geeignet ist. Ebenso konnten erste Werkzeuge für den Mikrospritzguss und zum Erodieren bereitgestellt werden. Die Werkzeuge überstanden Einsatztests ohne Probleme. Für erhöhte Anforderungen an die Oberflächenqualität ist eine mechanische Nachbearbeitung möglich. Der Prototyp einer leistungsfähigen Maschine zum Lasermikrosintern mit der zugehörigen Software wurde entwickelt. Sie besitzt weltweit erstmals drehbare Ringrakel und mehrere Pulvervorratsbehälter, so dass völlig neue Bearbeitungsaufgaben (z.B. mit schichtweisem Materialwechsel) gelöst werden können.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-35152.html