Direktstrukturierung von CVD-Diamant durch Laserablation

von Eckart Uhlmann, Christoph Hein, Robert Bolz, 11. Juni 2017
Teaserbild Direktstrukturierung von CVD-Diamant durch Laserablation
Das Fertigungsverfahren Funkenerosion (EDM, Electrical Discharge Machining) wird unter anderem bei der Herstellung von Mikrospritzguss- und Mikroprägewerkzeugen eingesetzt.

Aufgrund der gewünschten hohen Verschleißfestigkeit dieser Werkzeuge, die mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften wie hoher Härte und hoher Festigkeit des jeweiligen Werkstoffes einhergehen, sind bestimmte Strukturen mit spanenden Fertigungsverfahren oft nur schwer, bei komplexen Geometrien überhaupt nicht fertigbar. Die Funkenerosion, mit ihrer thermischen Wirkungsweise unabhängig von mechanischen Werkstoffeigenschaften, deckt diesen Bereich ab und stellt ein geeignetes Verfahren zur Herstellung komplexer Mikrogeometrien dar. Neben den EDM-Parametern hat auch der Werkzeugelektrodenwerkstoff großen Einfluss auf Bearbeitungsdauer, Verschleißverhalten und Bearbeitungsergebnis des EDM-Prozesses [1, 2].

Im Rahmen eines DFG-Forschungsprojekts wird am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb IWF der TU Berlin mit Unterstützung des Lehrstuhls für Werkstoffkunde und Technologie der Metalle WTM der FAU Erlangen-Nürnberg der Einsatz von strukturierten bordotierten CVD-Diamantfolien als Werkzeugelektroden für die Mikrofunkenerosion erforscht. Dieser Werkstoff eignet sich aufgrund seiner Eigenschaften wie hoher Schmelztemperatur TS, einer hohen Wärmeleitfähigkeit λW und der hohen mechanischen Festigkeit σ bei geringer Masse für den Einsatz im µEDM-Bereich [3]. Die Herstellung der Diamantfolien erfolgt am WTM. Zur Mikrostrukturierung der CVD-Diamantfolien wird das Fertigungsverfahren Laserablation eingesetzt. Die folgend beschriebenen Untersuchungen zur Parameteroptimierung wurden am IWF durchgeführt.

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