Das Forschungszentrum Karlsruhe führt das Liga-Fertigungsverfahren in die Industrie ein. Uhren- und Getriebeteile entstehen damit in bisher unerreichter Präzision. Für Aufträge aus der Industrie ist eine Unternehmensausgründung geplant.
Dr. Markus Arendt ist Leiter des Anka Commercial Service der Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Mit dem Liga-Verfahren produzierte metallische Zahnräder bedeuten einen Entwicklungssprung für mechanische Mikrogetriebe. Liga ist eine Abkürzung für die Verfahrensschritte Lithographie, Galvanik und Abformung und wurde am Forschungszentrum Karlsruhe (Halle 15, Stand D36) entwickelt – siehe Kasten. Durch die Verwendung von extrem parallelem Synchrotronlicht, das um mehrere Größenordnungen intensiver ist als konventionelles Laser- oder UV-Licht, können mikrostrukturierte Bauteile mit Höhen bis zu 2 mm hergestellt werden. Das Forschungszentrum setzt dafür die Synchrotronstrahlungsquelle Anka ein. Die so hergestellten Teile bieten eine Genauigkeit, die mit keiner anderen Fertigungsmethode zu erreichen ist.
Die Abweichungen in der äußeren Form liegen unter 1 µm, die Seitenwandrauigkeit beträgt weniger als 50 nm. Liga-Bauteile führen daher zu einem Sprung in der Qualität und Effizienz von mechanischen Getrieben: Mit engen Toleranzen in Qualität 5 hergestellte Zahnräder mit minimalen Durchmessern können große Kräfte spiel- und verschleißarm übertragen.
Nur mit Liga lassen sich Zahnräder mit einem Durchmesser von 4 mm für Getriebe herstellen, die zum Beispiel in der Medizintechnik eine noch schonendere Behandlung der Patienten ermöglichen. Für Kunden aus der Mikrogetriebe- und der Uhrenindustrie fertigt das Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) bereits Entwicklungsteile und Kleinserien.
Liga eröffnet überall dort neue Perspektiven, wo große Kräfte sehr präzise und dauerhaft auf kleinem Raum übertragen werden müssen. Stark miniaturisierte Bauteile mit beliebigen Geometrien wie modifizierte Evolventen- oder Zykloidenverzahnungen werden durch das lithographische Verfahren mit gleich bleibender Qualität hergestellt. Weitere Anwendungsbeispiele sind hochstehende Bauteile mit kleinem Querschnitt oder Mikro-Bauteile mit dreieckigen Bohrungen. Dem Konstrukteur eröffnen sich durch die Freiheit in der Geometrie und die Miniaturisierungsmöglichkeiten völlig neue Gestaltungsspielräume bei seinen Entwicklungen. Diese Möglichkeiten sind interessant für Hersteller hochpräziser Messgeräte, für die Medizin- und die Automatisierungstechnik, aber auch für Unternehmen etwa in den Bereich RFID, Spulentechnik.
Das FZK bietet eine dauerhafte Lieferung qualitativ hochwertiger Liga-Präzisionsbauteile zu attraktiven Preisen. Durch die Zertifizierung der Liga-Fertigung nach ISO 9000:2000 garantieren das Institut für Mikrostrukturtechnik und der Anka Commercial Service eine transparente und qualitätsgesicherte Fertigung. Die im Aufbau befindliche, hochautomatisierte Fertigungsstraße Felig stellt ab 2008 eine um ein Vielfaches vergrößerte Produktionskapazität zur Verfügung. Dazu plant das FZK eine Unternehmensausgründung.
Liga-Verfahren
Beim Liga-Verfahren überträgt ein Elektronenstrahlschreiber die CAD-Daten mit einer Auflösung von 200 nm auf eine Maske. Die entwickelte Maske bildet die Kontur der zu fertigenden Mikro-Produkte daher höchst präzise ab. Im folgenden Lithographieschritt überträgt Synchrotronlicht diese Strukturen in eine Polymerschicht. Die bestrahlten Bereiche werden entwickelt und in den Kavitäten galvanisch Metalle abgeschieden (Nickel, Nickel-Kobalt, Nickel-Phosphor, Gold oder Kupfer). Nach dem Oberflächenbehandeln (Läppen, Ultrapräzisionsfräsen) wird das verbliebene Polymer entfernt und das einbaufertige Metall-Bauteil freigesetzt.
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