|
834 |
|
Tuesday, June 19, 2007, Brüssel 4:00 PM Diffusionsschweißen, Mikro- und Nanotechnologie, Korrosion und Korrosionsschutz, Integrierte Fertigung Diffusion bonding, micro- and nanotechnologies, corrosion and corrosion protection, integration of brazing into the production process |
|
Fertigungstechnische Aspekte beim Diffusionsschweißen innenkonturierten Bauteile im industriellen Umfeld
|
|
Werner Beck* / FormTech GmbH, Germany Simon John / Technische Universität Ilmenau, Germany Jean Pierre Bergmann/ Technische Universität Ilmenau, Germany Johannes Wilden/ Technische Universität Ilmenau, Germany |
|
Dipl.-Ing. Werner Beck, FormTech GmbH, Weyhe Dipl.-Ing. Simon Jahn, Dr.-Ing. Jean Pierre Bergmann und Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Johannes Wilden, Technische Universität Ilmenau Die beschleunigte Entwicklung in der Mikrotechnik resultiert aus der Forderung nach einer systematischen Miniaturisierung elektrischer, optischer und mechanischer Bauteile. Heutzutage werden Mikrobauteile vermehrt in der Telekommunikation, im Maschinenbau, der Medizin sowie der Biotechnologie eingesetzt. Bei der kontinuierlichen Skalierung hin zu kleineren Dimensionen soll die Performance mindestens konstant wenn nicht sogar gesteigert werden. Aus diesem Grund spielt zum einen die Temperierung zunehmend eine tragende Rolle. Gegenwärtige Herstellungsprozesse erfüllen die Anforderungen bezüglich einer gleichmäßigen Wärmeverteilung und kurzen Temperaturwechselzeiten nur teilweise. Zum anderen gewinnt die Nutzung von Mikro- und Nanoeffekten immer mehr an Bedeutung in der Verfahrenstechnik und der Biowissenschaft. Für diese Anwendungen dürfen die Strukturgeometrien nur geringe Form- und Lagetoleranzen aufweisen. Das Diffusionsschweißen, kombiniert mit einem voranstehenden Mikrostrukturieren, gestattet das Anfertigen von konturnahen und konturangepassten geometrisch bestimmten Kanälen im Mikromaßstab. Die entstehenden metallischen Strukturen werden unter anderem als Werkzeug zum Herstellen von Mikrobauteilen aus Kunststoffen, beispielsweise durch Mikrospritzgießen oder Präzisionsprägen, oder direkt als Analyse- oder Mischeinheit in der Verfahrenstechnik sowie zur Temperierung von elektronischen Bauteilen eingesetzt. In diesem Beitrag werden fertigungstechnische Aspekte beim Diffusionsschweißen entsprechender Bauteile im industriellen Umfeld vorgestellt. Um die gestellten Anforderungen hinsichtlicht von Form- und Lagefehlern einzuhalten, sind Anpassungen in der gesamten Prozesskette vorzunehmen. Schon während der Konstruktionsphase ist auf eine diffusionsschweißgerechte Auslegung zu achten, die sinnigerweise mit einer FEM-Simulation überprüft werden sollte. So ist eine Integration von Ausgleichsflächen unumgänglich, wenn in den Fügezonen eine gleichmäßige Flächenpressung auftreten soll. Um die Dichtheit auch bei hohen Drücken in den Bauteilen zu gewährleisten, sind weiterhin fehlstellenfreie Schweißungen notwendig. Dazu wurden Untersuchungen zum Schweißen mit geringen Flächenpressungen durchgeführt, um plastische Verformungen von innenliegenden Mikrokanälen zum vermeiden. Letztendlich musste eine Schweißstrategie realisiert werden, damit das geforderte Schweißergebnisse mit vollflächiger Verbindung ohne Deformation erreicht werden konnte. Unterschiedliche Positionierkonzepte wurden ebenso untersucht und bewertet, um die erzielbaren Genauigkeiten zu identifizieren. |