Entgraten Der fotochemische Königsweg zum gratfreien Blechteil

Redakteur: Peter Königsreuther

Blechteile werden vor allem durch Stanzen und Laserschneiden gefertigt. Beide Verfahren sind etabliert, produktiv und ausgefeilt. Doch die Gratbildung bleibt ein Problem. Das muss nicht sein...

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Wer präzise und nacharbeitsfreie Blechteile für sensible Anwendungen fertigen will, sollte sich nach Meinung von Precision Micro das fotochemische Ätzen derselben (Bild) näher anschauen...
Wer präzise und nacharbeitsfreie Blechteile für sensible Anwendungen fertigen will, sollte sich nach Meinung von Precision Micro das fotochemische Ätzen derselben (Bild) näher anschauen...
(Bild: Precision Micro)

Karl Hollis von Precision Micro sagt, dass das fotochemische Herausätzen von Blechteilen dazu beitragen kann, die Qualität und die Leistungsfähigkeit der gefertigten Komponenten zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken. Das rechne sich, denn in fast jeder Branche würden Präzisionskomponenten benötigt. Und speziell in der Elektronikindustrie führe die ständig steigende Nachfrage zu einem enormen Preisdruck. Die Produktionslinien müssen deshalb immer effizienter werden. Und im Automobil- und Luftfahrtsektor sorgt die fortschreitende Verschärfung der Sicherheitsvorgaben und Leistungsanforderungen dafür, dass der Bedarf an hochwertigen Komponenten steigt.

Alle Hersteller von Präzisionskomponenten, merkt Hollis an, müssen deshalb heute garantieren, dass jedes gefertigte Teil die kundenspezifischen Leistungsanforderungen erfüllt und den jeweiligen Branchenstandards entspricht, damit sie konkurrenzfähig bleiben. Zwar lassen sich mit den herkömmlichen Verfahren der Metallbearbeitung durchaus hochpräzise Komponenten fertigen, doch treten bei der Fertigung regelmäßig Probleme auf, die sich nur mit erheblichem Zeit- und Kostenaufwand beheben lassen.

Stanzen und Laserschneiden führen zu Nacharbeit

Ein häufiger, aber leider unvermeidlicher Nebeneffekt der herkömmlichen Bearbeitungsverfahren ist, wie gesagt, die Gratbildung, wiederholt Hollis. Sie wird entweder durch Hitze oder durch mechanische Kräfte verursacht, erklärt. Um Grate zu beseitigen, greifen die meisten Praktiker zu diversen Schleifprozessen, was aber zeitaufwendige Nacharbeit bedeutet. Die Präzisionskomponenten können noch so genau programmiert und gefertigt sein, meint Hollis: „Wenn es im Laufe der Produktion zu Graten kommt, entsprechen die Endprodukte ohne diese Nachbearbeitung nicht den strengen Vorgaben.“ Weil jedoch zwingend gewährleistet sein muss, dass sämtliche, vor allem für sicherheitskritische Anwendungen bestimmte Komponenten, alle Vorgaben zuverlässig erfüllen, muss die Fertigung entsprechend angepasst werden, und die Nacharbeit muss eben sein.

Schön wäre also ein Verfahren, dass gratfreie Endprodukte garantiert. Und genau solch ein Verfahren ist das photochemische Ätzen, betont Hollis. Somit stellt es eine echte Alternative zu den herkömmlichen Verfahren des Stanzens und Laserschneidens dar.

Mikroskopaufnahme einer gestanzten Blechkante mit Grat.
Mikroskopaufnahme einer gestanzten Blechkante mit Grat.
(Bild: Precision Micro)

So sieht eine Blechkante nach dem Laserschneiden in Großaufnahme aus...
So sieht eine Blechkante nach dem Laserschneiden in Großaufnahme aus...
(Bild: Precision Micro)

Fotochemisches Ätzen wirkt dem Grat am Blech entgegen

Um zu verstehen, warum sich die Gratbildung durch das photochemische Ätzen so effektiv unterbinden lässt, muss man sich noch einmal klar machen, wodurch dieses Problem bei den anderen Metallbearbeitungsverfahren verursacht wird. Beim Laserschneiden entsteht durch den hohen Energieeinsatz in der Regel relativ viel Wärme am Bauteil, die zur Gratbildung führt. Beim Stanzen, bei dem die Bauteile mithilfe von Stempeln aus den Blechen quasi herausgedrückt werden, ist der Grat im Prinzip ein *verschmierter“ Werkstoffrest an der Bauteilunterseite.

Weil das fotochemische Ätzen dem Blechteil weder durch Wärme noch durch mechanische Belastung begegnet, gibt es weder Spannungen noch Verformungen, erklärt Hollis. Auch sei durch den Einsatz von Chemikalien garantiert, dass die physikalischen Eigenschaften des Ausgangswerkstoffs unverändert blieben, was der Qualtität entgegen komme. Hollis merkt an, dass die einzelnen Komponenten zunehmend strengere Vorgaben erfüllen müssen. Außerdem werde der weltweite Wettbewerb immer härter. So kommen die Hersteller nicht umhin, die Fertigung so zu organisieren, dass die produzierten Teile zuverlässig und ausnahmslos die geforderte Qualität haben. Schließlich sind diese Präzisionskomponenten unter anderem für sicherheitskritische ABS-Systeme, korrosionsbeständige Mikrofilter und viele andere Anwendungen bestimmt.

Das sind die Anwendervorteile beim fotochemischen Ätzen:

Daneben weist das fotochemische Verfahren auch noch einige andere Vorteile auf: Im Vergleich zu herkömmlichen Metallbearbeitungsverfahren sind die Werkzeugkosten und der Rüstaufwand beim Fotoätzen sehr gering. Infolgedessen könnten die Komponenten innerhalb kürzester Zeit produziert werden. Weil jedes Teil mühelos immer wieder in exakt der gleichen Qualität hergestellt werden kann, lassen sich auch kurzfristige Aufträge in hoher Stückzahl produzieren, betont Hollis. Außerdem sei es bei diesem Verfahren sehr einfach und günstig, die Konstruktion oder das Design der Endprodukte bei Bedarf immer wieder an die Vorgaben anzupassen. Komponenten mit hochkomplexen Geometrien, wie sie heute vielfach gefordert werden, lassen sich mit üblichen Bearbeitungsverfahren manchmal auch gar nicht herstellen. Mit dem fotochemischen Ätzen hingegen, erweitert man sein Machbarkeitsspektrum enorm. Fassen wir hier also kurz zusammen:

  • Fotochemisches Ätzen von Blechteilen gelingt schnell und hochwertig, auch bei komplexen Bauteilen;
  • Man profitiert von kurzen Rüstzeiten, raschen Änderungsmöglichkeiten und günstigeren Werkzeugkosten;

Das alles reduziert die Produktionszeiten und steigert die Wettbewerbsfähigkeit – zwei Aspekte, die heute von größter Bedeutung sind, um die eigene Zukunft zu sichern, wie Hollis abschließend ergänzt.

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