Spanende Fertigungsverfahren für die Herstellung von Mikrostrukturen

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In den letzten Jahren hat sich das Einsatzgebiet von Mikrosystemen kontinuierlich vergrößert. Die Herstellung von Strukturen mit Abmessungen von wenigen Mikrometern und Oberflächenrauheit im Submikrometerbereich ist Voraussetzung für miniaturisierte Produkte für mechanische, fluidische, optische und chemische Anwendungen. Für die Weiterentwicklung der Mikrosystemtechnik ist eine stetige Fortentwicklung der Fertigungstechnologien unabdingbar [1]. Für die Herstellung von mikrostrukturierten Bauteilen bzw. Mikrobauteilen ist die Mikrozerspanung für kleine und mittlere Serien eine gute Alternative zu den etablierten Verfahren der Mikroelektronik. Mittels der Verfahren Schleifen, Fräsen und Bohren lassen sich unterschiedliche Werkstoffe, wie sie in hybrid aufgebauten Mikrosystemen verwendet werden, sehr gut bearbeiten [1,2]. Bei der Mikrozerspanung ist jedoch zu beachten, dass die mechanischen Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstoffes, wie etwa Härte und Festigkeit, maßgebliche Faktoren für die Zerspanbarkeit sind und so letztendlich das Bearbeitungsergebnis entscheidend beeinflussen. Aufgrund ihrer guten Zerspanbarkeit werden daher beispielsweise vorwiegend weiche Nichteisenmetalle durch das Mikrofräsen strukturiert. Für die Bearbeitung von sprödharten Werkstoffen wie Hartmetall oder Keramik wird dagegen das Mikroschleifen mit Diamantschleifwerkzeugen eingesetzt. Durch die Verwendung von CBN als Schneidstoff können aber auch hochfeste Stähle durch Mikroschleifen strukturiert werden. Im folgenden Beitrag sollen aktuell ermittelte technologische Aspekte der spanenden Mikrobearbeitungsverfahren vorgestellt werden.