Ätzverfahren für rostfreien Stahl: Wie funktioniert das Ätzen von rostfreiem Stahl?

Was ist Ätzen von rostfreiem Stahl und wie funktioniert es?

Das Ätzen von rostfreiem Stahl ist ein Metallätzverfahren, bei dem korrosive Metalle verwendet werden, um komplexe und präzise Komponenten aus rostfreiem Stahl zu ätzen. Dieses Verfahren wird in der modernen Metallbearbeitung aufgrund seiner hohen Präzision und geringen Fehlerquote bevorzugt.

Das Ätzverfahren für rostfreien Stahl beginnt mit einem Metall, das mit einem lichtempfindlichen Photoresist beschichtet ist, der mit UV-Licht bestrahlt wird, um das CAD-Bild des Bauteils zu übertragen. Die nicht belichteten Bereiche des Fotolacks werden entfernt (entwickelt) und dann mit einem chemischen Ätzmittel besprüht, um den ungeschützten rostfreien Stahl genau zu entfernen. Der verbleibende Fotolack wird entfernt (abgezogen), so dass das endgültige geätzte Bauteil zum Vorschein kommt.

Die Werkzeuge für das Ätzen von rostfreiem Stahl sind digital, so dass keine teuren und schwer anpassbaren Stahlformen geschnitten werden müssen. Dies bedeutet, dass große Mengen von Produkten mit absolut keinem Werkzeugverschleiß reproduziert werden können, wodurch sichergestellt wird, dass das erste und das millionste produzierte Teil exakt gleich sind.

Darüber hinaus können digitale Werkzeuge extrem schnell und kostengünstig angepasst und geändert werden, oft innerhalb einer Stunde, so dass sie sowohl für Prototypen als auch für Großserien ideal geeignet sind.

Dies ermöglicht eine „risikofreie“ Designoptimierung ohne finanzielle Einbußen. Die Durchlaufzeit ist schätzungsweise 90 % kürzer als bei gestanzten Teilen, wobei das Stanzen ebenfalls erhebliche Vorabinvestitionen in die Herstellung der Form erfordert.

Das chemische Ätzen öffnet die Tür für Innovationen und überwindet viele der Barrieren, die bei der traditionellen Blechbearbeitung bestehen

Die Wirtschaftlichkeit und Anpassungsfähigkeit von Fotoätzwerkzeugen ist ein wichtiger Anreiz für die Designfreiheit, ebenso wie die Fähigkeit, komplizierte Produkte herzustellen. Da die Kosten für die Herstellung von Prototypen niedrig sind, gibt es keine Einstiegshürde, und komplexe Entwürfe können innerhalb weniger Tage hergestellt werden.

Geätzte Komponenten aus rostfreiem Stahl

Das Ätzverfahren für Edelstahl eignet sich für so gut wie alle Metallteile mit einer Dicke zwischen 0,01 mm und 1,5 mm.

Nachstehend finden Sie einige Beispiele für Produkte, bei denen das Ätzen von Edelstahl einen echten Mehrwert darstellt.

Maschen, Filter und Siebe

Im Gegensatz zu herkömmlichen Bearbeitungstechnologien bietet das chemische Ätzen eine höhere Komplexität bei der Herstellung von dünnen Präzisionsstahlgeweben, Filtern und Sieben.

Da gleichzeitig Metall entfernt wird, können mehrere Öffnungsgeometrien ohne hohe Werkzeug- oder Bearbeitungskosten eingearbeitet werden. Wo gestanzte Bleche anfällig für Verformungen sind, ist das fotogeätzte Gewebe grat- und spannungsfrei und ohne Materialverschlechterung.

Ein 150 Mikrometer dickes Präzisionsnetz aus rostfreiem Stahl, das in Strahlungsdetektionsgeräten verwendet wird, wird von Precision Micro mit Präzisionstoleranzen (unter der Standardmaterialstärke von ±10 %) geätzt und weist eine kritische wabenförmige Netzanordnung auf.

Angesichts der Größe des Netzes von 600 mm x 600 mm wurde das Stanzen aufgrund der erforderlichen Investitionen in Presswerkzeuge als unwirtschaftlich angesehen.

Beim Laserschneiden konnten die geforderten Toleranzen auf einer so großen Fläche nicht erreicht werden und es kam zu unerwünschten Graten um jede Maschenöffnung.

Durch das Ätzen wird die Stahloberfläche nicht beschädigt, so dass eine sehr ästhetische Oberfläche entsteht.

Das Ätzen von rostfreiem Stahl verändert die Oberflächenbeschaffenheit des Materials nicht. Es gibt keinen Metall-zu-Metall-Kontakt oder eine Wärmequelle, die die Oberfläche beschädigen könnte, und bietet eine äußerst ästhetische Oberfläche.

Lautsprechergitter für Kraftfahrzeuge mit komplexen Lochanordnungen und Oberflächengravuren werden von Precision Micro an Erstausrüster von Kraftfahrzeugen in Mengen von mehreren Millionen Stück pro Jahr geliefert. Die für die Herstellung der Gitter erforderlichen Werkzeuge sind für das Stanzen zu kompliziert, und das Maschenmuster ist zu komplex für den Laserschnitt.

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Biegefedern und Diaphragmen

Geätzte Biegeteile werden häufig in sicherheitskritischen oder extremen Umgebungen eingesetzt, z. B. in ABS-Bremssystemen, medizinischen Biosensoren oder bei der Kraftstoffeinspritzung, und können millionenfach fehlerfrei gebogen" werden, da das Ätzen die Ermüdungsfestigkeit des Stahls nicht verändert.

Es gibt kaum extremere Umgebungen als den Weltraum. Aus diesem Grund hat sich Thales Cryogenics, ein führender Hersteller von Spezialgeräten für die Tieftemperaturtechnik, mit Precision Micro zusammengetan , um die in seinem Tieftemperaturkühler für Satelliten verwendeten Edelstahlflexionen herzustellen.

Ursprünglich zog Thales das Drahterodieren für seine Biegeteile in Betracht, bevor man sich für das chemische Ätzen entschied, aber das Verfahren hätte kleine Grate und Nachgussschichten auf den Teilen hinterlassen, die die Federleistung beeinträchtigt hätten.

Durch chemisches Ätzen wurden potenzielle Bruchstellen im Materialkorn beseitigt, so dass die Biegungen frei von Graten und Nachgussschichten sind, was eine lange Produktlebensdauer und höhere Zuverlässigkeit gewährleistet.

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Brennstoffzellen-Bipolarplatten, Kühlplatten und fluidische Vorrichtungen

Rostfreie Stahlsorten mit erhöhtem Chromgehalt eignen sich gut für fluidische Geräte, die für Flüssig-Flüssig- oder Flüssig-Gas-Wärmetauscher, Brennstoffzellen und Kühlplatten verwendet werden, da sie eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweisen.

Die komplexen Rillen, die in die Oberfläche dieser Platten eingearbeitet werden, die anschließend gestapelt und verklebt werden, um unverlierbare Kanäle zu bilden, eignen sich gut für das chemische Ätzen, da sie auf beiden Seiten in einem einzigen Prozess bearbeitet werden können.

Die CNC-Bearbeitung und das Stanzen können zwar zur Bearbeitung und Profilierung dieser Kanäle verwendet werden, aber sie können die Ebenheit beeinträchtigen und Spannungen und Grate verursachen. Die Herstellung von Presswerkzeugen kann auch langsam und unwirtschaftlich sein, was die Entwicklungszeit verlangsamt und zusätzliche Kosten verursacht.

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Zusammenfassung

Stahl und nichtrostende Stähle weisen eine Reihe von Eigenschaften auf, die sie für zahlreiche industrielle Anwendungen prädestinieren.

Das Ätzverfahren bietet den Herstellern erhebliche Vorteile bei der Herstellung komplexer und sicherheitskritischer Bauteile aus Edelstahl.

Diese Vorteile umfassen:

• Keine teuren harten Werkzeuge
• Schnelles Hochfahren vom Prototyp zur Produktion
• Nahezu unbegrenzte Teilekomplexität
• Grat- und spannungsfreie Bauteileigenschaften
• Unbeeinflusste Metalleigenschaften
• Geeignet für alle Metalle, mit einer Genauigkeit von ±0,025 mm
• Vorlaufzeiten, die in wenigen Tagen und nicht in Wochen oder Monaten gemessen werden

Die Vielseitigkeit des Ätzens von Edelstahl in Verbindung mit der 60-jährigen Erfahrung von Precision Micro macht es zu einer überzeugenden Option für die Herstellung von Edelstahlkomponenten in zahlreichen anspruchsvollen Anwendungen.

Das Verfahren kann innovationsfördernd sein, indem es die Hindernisse beseitigt, die mit den traditionellen Blechbearbeitungstechnologien verbunden sind.