Mikrobearbeitung

Mikrobearbeitung bezeichnet die Herstellung von Bauteilen oder Bauteilmerkmalen im Mikrometerbereich durch Fertigungsverfahren. Sie umfasst subtraktive und additive Ansätze, die extreme Werkzeugdurchmesser, hohe Prozessstabilität und präzise Messungen erfordern. Typische Anwendungsfelder liegen in MEMS, Mikrooptik, Mikrofluidik und medizinischen Mikrobauteilen.

Zu den subtraktiven Mikrofertigungsverfahren gehören Mikrofräsen, Mikrodrehen und Mikrobohren mit winzigen Schneidwerkzeugen (Durchmesser im Bereich von wenigen zehn bis mehreren Hundert Mikrometern). Ergänzend kommen Mikro-Schleifen, Mikro-Drahterodieren und Mikro-EDM sowie laserunterstützte Mikroabträge zum Einsatz.

Additive Mikrobearbeitung umfasst Mikro-3D-Drucktechnologien wie Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) und Mikro-Stereolithografie, sowie feingranulare Tintenstrahl- oder Metall-Deposition. Additive Prozesse ermöglichen komplexe Geometrien und integrierte Strukturen, oft als Vorstufen oder Ergänzung zu subtraktiven Prozessen.

Werkstoffe reichen von Metallen und Keramiken bis zu Polymeren und Halbleitermaterialien. Prozessparameter müssen eng gesteuert werden, da Wärme, Spannungen und Werkzeugverschleiß Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität und Bauteilintegrität beeinflussen.

Typische Anwendungen sind MEMS, mikrooptische Bauteile, Mikrofluidik, Sensoren sowie medizinische Mikrokomponenten. Qualitätskontrolle erfolgt mit hochauflösenden Messmethoden (SEM, AFM, Profilometrie) und Inline-Inspektionen, um Toleranzen und Oberflächendefekte sicherzustellen.

Herausforderungen sind Kosten, geringe Stückzahlen, Wärmeeingang, Grate, Risse sowie Sicherheits- und Umweltaspekte bei bestimmten Verfahren. Fortschritte fokussieren auf höhere Produktivität, bessere Oberflächenqualität und integrierte Hybridverfahren.