Mikroteile mit Hochdruck produzieren

Die zunehmende Integration der Mikrosystemtechnik in Produkte der Konsum- und Fahrzeugindustrie für einen immer größer werdenden Markt erfordert wirtschaftliche Fertigungsverfahren zur Herstellung der eingesetzten Mikrobauteile.

Für metallische Bauteile im XXS-Format stehen derzeit aber überwiegend nur sehr zeitaufwendige und damit teure Fertigungsverfahren zur Verfügung. Umformende Verfahren können die Lösung sein, metallische Mikrobauteile künftig in größerer Stückzahl wirtschaftlicher herzustellen. Die Fachhochschule Köln untersucht deshalb unter der Leitung von Professor Dr. Christoph Hartl im Rahmen des EU-Projektes MASMICRO (Mass Manufacture of Miniature / Micro Products) das vergleichsweise neue Innenhochdruckumformen (Hydroforming) für die Herstellung von Mikrobauteilen.

MASMICRO ist ein unter dem Sechsten Rahmenprogramm der EU (RP6) gefördertes Integriertes Forschungsprojekt mit 36 Partnern und Projektkosten in Höhe von 21,5 Millionen Euro über einen Zeitraum von 4 Jahren. Ergebnisse der bisherigen Arbeiten des Institus für Produktion der FH Köln – Werkzeug- und Maschinenelemente zur Bauteilherstellung sowie Prototypenbauteile – werden auf dem Gemeinschaftsstand der NRW Hochschulen und Forschungseinrichtungen der Hannover Messe Industrie 2007 vorgestellt (Halle 2, Stand C 36). Die Messe findet vom 16. bis 20. April 2007 statt.

Beim Innenhochdruckumformen werden einfache metallische Rohre mit einem Flüssigkeitsdruck von bis zu 4.000 bar innerhalb eines Formwerkzeuges zu komplexen Werkstücken aufgeweitet. Für die Herstellung konventioneller Bauteile wird diese Technologie bereits seit langem eingesetzt. So nutzt beispielsweise die Fahrzeugtechnik intensiv die Vorteile des Innenhochdruckumformens für die Fertigung von Bauteilen für Vorder- und Hinterachsen, Abgasanlagenkomponenten oder Karosserieträgerelementen. Allerdings lässt sich diese Produktionserfahrung nicht eins zu eins auf die Herstellung von Mikrobauteilen übertragen. Da beispielsweise die Bauteilabmessungen in der Größenordnung der Werkstoffkristalle des Bauteilmaterials liegen können, gelten die bisher bekannten Grundlagen für eine Verfahrensauslegung nicht mehr in vollem Umfang.

Die Forscherinnen und Forscher der Fachhochschule Köln arbeiten deshalb an ersten Basisinformationen zum Fertigungsprozess von Mikrobauteilen durch Innenhochdruckumformung sowie an Konzepten und Prototypenanlagen zur Umsetzung in die Großserienfertigung. Werkstücke, die künftig mit dem neuen Verfahren gefertigt werden könnten, sind z. B. hochpräzise Wellen für Kamerasysteme, komplex geformte Leitungs- und Düsenelemente für Mikrodosiersysteme oder rohrförmige Bauteile für chirurgische Werkzeuge.

Weitere Informationen
Fakultät für Fahrzeugsysteme und Produktion
Institut für Produktion
Prof. Dr. Christoph Hartl; E-Mail: christoph.hartl@fh-koeln.de