Mikrosystemtechnik und Miniaturisierung

Sowohl die Miniaturisierung von Bauteilen als auch die Integrationsdichte von Funktionselementen in komplexen Präzisionssystemen sind Wegbereiter für innovative Produkte. Individualisierte Implantate für die Medizintechnik, Aktoren und Sensoren für die chemische und biochemische Analysetechnik, aber auch Optiken und Spezialdüsen für die Raumfahrttechnik sind dafür beispielhafte Anwendungen.

Miniaturisierte Systeme und integrative Funktionsbauteile werden in sehr unterschiedlichen Stückzahlen benötigt – von Massenprodukten im Automobilbau bis hin zu Kleinserien im Maschinenbau. Voraussetzung für die Fertigung dieser einzelnen Funktionsbaugruppen ist zum einen die Beherrschung hochentwickelter feinwerktechnischer und mikrotechnischer Verfahren, zum anderen die zum Einsatz kommende Werkzeug- und Anlagentechnik.

In unserem Fokus liegt die Weiterentwicklung der abtragenden Verfahren der elektrochemischen Bearbeitung (ECM), der Funkenerosion (EDM) und der Lasermaterialbearbeitung (LMB) in Kombination mit der Mikrozerspanung sowie der Mikroumformung der Oberfläche. Bei der spezifischen Auslegung der mikrotechnischen Prozesse und Prozessketten konzentrieren wir uns auf Applikationen aus den Bereichen Mikrofluidiksysteme und Mikrostrukturbauteile sowie aus dem Mikrowerkzeug- und -formenbau. Bereits in der Konstruktionsphase werden fertigungstechnische Restriktionen analysiert und bei der Bauteilauslegung und Werkstoffauswahl berücksichtigt. Auf dieser Basis können wir reproduzierbare und prozess-sichere Prozessketten gestalten.

Im Bereich der mikrotechnischen Fertigungsverfahren entwickeln wir nicht nur Lösungen zur Erzeugung komplexer Geometrien und 5-Seiten-Bearbeitungen oder zur Erweiterung des bearbeitbaren Materialspektrums hin zu schwer zerspanbaren Metallen und Keramiken, sondern auch hybride Technologien im Sinne einer Achs-, Schwingungs- oder Medienüberlagerung. Forschungsthemen beschäftigen sich mit der Prozessuntersuchung, der Simulation und Optimierung, aber auch mit applikationsspezifischen Technologieentwicklungen und der Prototypenfertigung. Für die Bearbeitung von biokompatiblen Materialien oder Formgedächtnis- und Titanlegierungen mit präzisen Formen im Submillimeterbereich und spezifischen Oberflächen ist ein vertieftes Prozessverständnis erforderlich. Die forschungsseitigen Herausforderungen liegen in den Kernthemen Wirtschaftlichkeit, Bauteilqualität, Werkzeugverschleiß, Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit.

Neben der Erweiterung der Verfahrensgrenzen für die Präzisions- und Mikrobearbeitung ist auch die Qualifizierung der entsprechenden Maschinen- und Messkonzepte erforderlich. So haben wir bspw. gemeinsam mit etablierten Anlagenherstellern ein innovatives Antriebskonzept einer Hybrid-Struktur-Maschine entwickelt. Neben einer nahezu mechanisch entkoppelten Achsbewegung mit einer Genauigkeit bis weit in den Submikrometerbereich wird damit auch eine erhebliche Reduzierung des Energiebedarfs erreicht. Die kompakte Bauweise der Mikrozerspanungsmaschine in Tischhöhe mit wenigen Einzelkomponenten ist eine aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht kostengünstige und energiesparende Alternative zu größeren und komplexeren Bearbeitungszentren für den Einsatz im Kleinformen- und Werkzeugbau.

Mit unserem Know-how, hochmodernen Bearbeitungszentren sowie einem speziell für die Mikrobearbeitung ausgelegten CAD / CAM-System sind wir für Ihre Dienstleistungen, Machbarkeitsstudien und Vorlaufforschungen kompetenter Partner.

Forschungsschwerpunkte

 

Elektrochemisches Abtragen (ECM)

 

Funkenerosives Abtragen (EDM)

 

Laserstrukturierung

 

Spanende Mikrobearbeitung

 

Mikroumformung (Replikation)