Fraunhofer-Gesellschaft

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Untersuchungen der Haftung zwischen Werkzeug und Werkstück beim Heißprägen von Mikrostrukturen

 
: Meichsner, Gunnar
: Edelmann, Jan

Chemnitz, 2005, 111 pp.
Chemnitz, TU, Dipl.-Arb., 2005
German
Thesis
Fraunhofer IWU ()

Abstract
In hochfesten metallischen Werkstoffen und anorganischen Gläsern können mit Hilfe des Fertigungsverfahrens Mikroheißprägen kostengünstige, miniaturisierte, feinwerktechnische Bauteile und funktionelle Strukturen der Mikrosystemtechnik hergestellt werden. Das prozesssichere Entformen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück wird durch teilweise auftretende Hafteffekte verhindert. Die Prinzipien der Haftmechanismen werden in dieser Arbeit vorgestellt und an Beispielen verifiziert. Der Entformvorgang wurde bei der Warmumformung von Titan mit Hilfe von gebräuchlichen Werkzeugbeschichtungen, Überzügen mit Barriereeigenschaften, Trenn- und Schmiermittelschichten sowie einem speziellen Keramikwerkstoffanalysiert. Des Weiteren wurden Prägeversuche in Pyrex mit beschichteten, nasschemischgeätzten bzw. trocken geätzten Siliziumwerkzeugen durchgeführt, wobei Schwachstellenbezüglich des Werkzeugs offengelegt werden, welche zu Hafterscheinungen und teilweise zum Ausbruch des Werkzeuges beitragen. Ferner wurde ein Programm für einen prozesssicheren Entformvorgang von Gläsern entwickelt. Als Grundlage für die Glas-Prägeversuche wurde zusätzlich ein Bondverfahren entwickelt, welches die notwendigen Si-Werkzeuge auf Keramiksubstrat verbindet.

 

Miniaturized, coast-efficient precision mechanical construction units and functional structures of the Micro System Technologies can be produced by the help of the micro hot embossing in high-tensile metallic materials and inorganic glasses. Process-safe demould between the tool and the work piece is prevented by partly appearing adherence effects. The principles of the adherence mechanisms are presented and showed by examples. The demoulding was analyzed during the hot shaping process of titanium by common tool coatings, layers with barrier characteristics, coats as realizing agent and lubricant as well as a special ceramic material. In addition, the embossing of Pyrex was realized with coated, wet and dry etched silicon tools, whereby weak points are revealed, which contribute to the adherence effect and partly to the outbreak of the tool. Further, a program for the process-safe demould for glasses was developed. As a basis for the glass embossing-attempts, a bond procedure was developed additionally, which connects the necessary Si-tools on ceramic substrates.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-48420.html

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