Werden Präzisionsblechteile bei Großmengen oft durch Stanzen erzeugt, so dominieren bei kleinen Stückzahlen andere Techniken wie Ätzen, Laser- oder Wasserstrahlschneiden. Die Wuppertaler Firma Metaq ist ein hierauf spezialisierter Dienstleister.
Dipl.-Ing. Klaus Vollrath ist Fachjournalist in Herne
„Unsere Stärke ist die schnelle Fertigung planer Formteile mit besonders hohen Anforderungen an Präzision und Qualität“, erläutert Fritz Boehlefeld, gelernter Maschinenschlosser und bei der Metaq GmbH in Wuppertal mit der Feinbearbeitung von Blech betraut. Das 54-Mitarbeiter-Unternehmen ist Dienstleister im Bereich Blechbearbeitung und konzentriert sich vor allem auf dünne Materialen „vom Ersatzteil für eine gebrochene Lkw-Blattfeder bis zu Folien von nur 15 Mikrometer Dicke“.
Die Westfalen verarbeiten nicht nur Metall, sondern auch Kunststoff, Keramik, Leiterplatten oder Glas. Sie konzentrieren sich auf Einzelteile sowie kleine bis mittlere Stückzahlen und decken damit vor allem solche Bereiche ab, wo sich die Fertigung aufwendiger Stanzwerkzeuge nicht rechnen würde.
„Der wichtigste Vorteil für unsere Kunden“, betont Böhlefeld, „ist die große Bandbreite der eingesetzten Verfahren.“ Neben der traditionellen Ätztechnik, mit deren Hilfe hochfeine Strukturen erzeugt werden können, setzt das Unternehmen auch diverse Lasersysteme sowie eine Anlage für das Wasserstrahlschneiden ein. Diese Bandbreite an Verfahren erlaubt es den Wuppertalern, für jeden Kundenauftrag das geeignetste Verfahren zu wählen.
Je nach Besonderheit des Auftrags sind wirtschaftliche Grenzstückzahlen der einzelnen Verfahren im Auge zu behalten. In anderen Fällen lassen sich Kostenfallen in der Nachbearbeitung – etwa zum Beseitigen des beim Laserschnitt entstehenden Grats – vermeiden. Die Kompetenzbandbreite sei wichtige Voraussetzung für maßgeschneiderte Komplettlösungen aus einer Hand auch bei anspruchsvollen Aufgaben. „Begonnen haben wir 1969 mit dem Ätzen von Präzisionsblechteilen für die Fotoindustrie“, weiß Claudia Schemann, bei Metaq für den Bereich Marketing zuständig. Das Ätzen erfolgt überwiegend in Eisen-III-Chloridlösung. Zunächst werden die Bleche mit lichtempfindlichem Fotoresist beschichtet und Filme mit der gewünschten Struktur darauf platziert, dann folgt die Belichtung. In einem weiteren Schritt werden nicht benötigte Bereiche der Resistschicht entfernt. Zurück bleibt eine Fotoresist-Maske, die das Metall an den gewünschten Stellen vor dem Ätzangriff schützt. Was sich einfach anhört, erfordert spätestens dann viel Know-how, wenn es bei Flächen von bis zu 600 mm x 2000 mm um Toleranzen im µm-Bereich geht.
Die verwendeten Anlagen wurden im eigenen Haus entwickelt und perfektioniert. Unter anderem muss die Temperatur der Ätzflüssigkeit mit einer Genauigkeit von weniger als 1 °C konstant gehalten werden. „Mit dieser Anlagentechnik, die es nirgendwo zu kaufen gibt, haben wir den Prozess so präzise im Griff, dass wir nicht nur wegätzen, sondern sogar gezielt Oberflächen in die Tiefe strukturieren können“, erläutert Claudia Schemann. Beschichtung und Belichtung erfolgen in einem abgeschotteten Reinraumtrakt: Bei Strukturgrößen bis hinab zu einigen Dutzend Mikrometern könne schon ein Staubkorn zu Ausschuss führen. Noch kleinere Abmessungen bis unter 10 µm lassen sich durch Galvanoformung erzielen. Dabei werden Schichten galvanisch aufgebaut, die hinterher vom Substrat abgelöst werden.
„Bei anderen Aufgaben – etwa bei größeren Materialdicken oder großflächigen Teilen mit einfacheren Konturen – sind Verfahren wie das Laserschneiden deutlich schneller als das Ätzen“, verrät Fritz Böhlefeld. „Daher haben wir uns frühzeitig mit alternativen Techniken beschäftigt.“ Heute verfügt das Unternehmen über fünf CO2-Laserschneidanlagen mit Leistungen im Bereich von 1,5 bis 2,5 kW. Zum Maschinenpark gehört auch ein 60-W-YAG-Laser, der sich in einem eigenen klimatisierten Raum befindet. Damit lassen sich besonders feine Schnitte erzeugen, wie sie etwa bei der Produktion metallischer Masken für den Auftrag der Lötpaste bei der Leiterplattenbestückung – sogenannten Stencils – erforderlich sind. Vor allem für die Bearbeitung von Materialien wie Keramik und Glas, aber auch von Kunststoffen oder Schaumstoffen, bietet ein Wasserstrahlschneidsystem eine zusätzliche Alternative. Schneidwerkzeug ist hierbei ein Wasserstrahl mit einem Druck von mehreren 1000 bar. Je nach zu bearbeitendem Material kann dem Wasser noch pulverförmiges Abrasivmittel beigemischt werden, um die Schneidleistung zu steigern.
„Viele unserer Kunden kommen nicht mit fertigen Zeichnungen, sondern mit handgefertigten Skizzen zu uns“, berichtet Claudia Schemann. Oft müsse zunächst zusammen mit den Fachleuten von Metaq geklärt werden, ob die Idee überhaupt machbar sei, und mit welchen Materialien und Verfahren sie am besten umgesetzt werden könne. Erfahrene Kaufleute beurteilen die Kostenaspekte mit Hilfe eigens entwickelter Software, und Konstrukteure setzen die Entwürfe mit CAD-Programmen wie Autocad 2002 und Ucam in produktionstaugliche Designs um. Insgesamt sind in diesen Bereichen acht Mitarbeiter tätig.
Die intensive Betreuung durch langjährig erfahrene Spezialisten sei ein wesentlicher Teil der Gesamtleistung, merkt Claudia Schemann an. Dies werde vor allem von den zahlreichen Entwicklungsabteilungen, Forschungsstellen und Designbüros unter den Kunden geschätzt. Die Bandbreite der Zusatzleistungen werde durch kontinuierliche Investitionen ständig erweitert: Jüngstes Projekt im Hause ist eine Anlage, mit deren Hilfe die Konturen von 2D-Bauteilen mit hoher Genauigkeit abgetastet und über Reverse Engineering in CAD-Datensätze überführt werden können.
„Unsere Leistung beschränkt sich nicht nur auf den Zuschnitt: Wir führen auch alle vom Kunden gewünschten Zusatzbearbeitungen aus“, verrät Fritz Böhlefeld. „Die Kunden wollen keine Einzelgewerke vergeben, sondern einen Partner, der die Gesamtverantwortung für die Lieferung kompletter, einbaufertiger Teile aus einer Hand übernimmt.“ Maxime im Hause sei es daher, solche Wünsche, wenn irgend möglich, zu erfüllen. Für eine ganze Reihe von Folgeprozessen wie Bohren oder Reiben wurden daher eigene Kapazitäten aufgebaut.
In anderen Fällen – vor allem bei Biegeoperationen oder Oberflächenbehandlungen – greift das Unternehmen auf bewährte Partner in der näheren Umgebung zurück. Besonderes Augenmerk legen die Westfalen auch auf die Qualitätssicherung. Hierfür steht modernes Equipment zur Verfügung.
„Für viele unserer Kunden ist Geschwindigkeit oberstes Gebot“, sagt Claudia Schemann. So gebe es Rennsportabteilungen, die nur einzelne Teile bestellten, diese aber binnen 24 Stunden vor Ort haben wollten. Ähnlich dringend seien manchmal Anfragen, wenn ein fehlendes Ersatzteil zum Stillstand einer ganzen Produktionsanlage führt. „Wir haben daher die inneren Strukturen und Abläufe darauf ausgerichtet, solche ,Notfälle‘ auf Überholspuren in der Produktion einzufädeln, ohne dadurch die zügige Abwicklung der laufenden Fertigung zu beeinträchtigen.“ Für die Mitarbeiter sei es nichts Ungewöhnliches, wenn ein Kunde hereinkomme und auf sein Teil warten wolle. Es komme auch vor, dass ein Auftraggeber wie Siemens ein dringend benötigtes Ersatzteil mit dem Taxi von Wuppertal bis nach Karlsruhe fahren lasse.
Die verwendeten Anlagen wurden im eigenen Haus entwickelt und verbessert
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