Herstellung von diskontinuierlichen Mikrostrukturen durch Ultrapräzisionszerspanung

Meer over het boek

Mikrostrukturen gewinnen in verschiedenen Anwendungsfeldern zunehmend an Bedeutung. In der Biomedizintechnik fördern sie das gezielte Zellwachstum von Nerven-, Muskel- oder Hautzellen. In der Beleuchtungs- und Displaytechnik werden mikrostrukturierte, lichtleitende Folien mit LEDs kombiniert, um eine homogene Ausleuchtung zu erreichen. Klassische Mikrostrukturierungsverfahren, wie die Lithographie, sind für die Herstellung solcher Strukturen aufgrund der geometrischen und oberflächentechnischen Anforderungen ungeeignet. Eine alternative Methode ist die ultrapräzise Zerspanung mit monokristallinen Diamantwerkzeugen, die jedoch für Strukturen im einstelligen Mikrometerbereich angepasst werden muss. Aktuelle FTS-Systeme (Fast-Tool-Servo) haben Einschränkungen, die zu langen Prozesszeiten führen, was wirtschaftlich und präzisionsmäßig problematisch ist. Diese Arbeit untersucht die dynamischen Einschränkungen von FTS-Systemen mit Piezoantrieb und diskutiert die Integration von Dämpfungseinheiten und Massenausgleich. Die Mikrostrukturierung erfordert ein neues Prozessverständnis, da die Gratbildung im Einstechdrehprozess zunimmt und der Werkstoff die Bearbeitung stärker beeinflusst. Analysen zu prozessseitigen Einflussfaktoren auf Gratbildung und Strukturqualität sowie die Eignung verschiedener Werkstoffe werden durchgeführt. Abschließend wird das entwickelte FTS-System zur Fertigung von Mastergeometrien für die Replikation diskonti