Mikrostanzen

 Was ist Mikrostanzen?

Mikrogestanzte Teile von Layana

Mikrostanzen, auch bekannt als Präzisionsstanzen, Mikro-Präzisionsstanzen, Miniaturstanzen oder Mikroformung, bezieht sich auf die Herstellung von Miniaturteilen mit mikrostrukturierten Merkmalen. Dieser Mikrostanzprozess ist eine spezialisierte Form des Metallstanzens, die im Mikromaßstab arbeitet und kleinere Operationen durchführt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Metallstanzen, das in der Regel größere Komponenten bearbeitet, ist das Mikrostanzen darauf ausgelegt, mit empfindlichen, mikroskopisch kleinen Materialien zu arbeiten, um Teile zu schaffen, die in Millimetern oder sogar Mikrometern gemessen werden.

Die Arten von Mikrostanzen-Werkzeugen

Mikrostanzwerkzeuge werden in drei Hauptkategorien unterteilt: Einzelwerkzeuge, Folgeverbundwerkzeuge und Feinschneidwerkzeuge.

1. Einzelwerkzeuge: Einzelwerkzeuge sind so konzipiert, dass sie nur eine spezifische Operation ausführen und werden in die folgenden Unterkategorien unterteilt.
   
   
2. Mikrostanzwerkzeuge: Diese Werkzeuge, auch als Mikrodurchdrückwerkzeuge bekannt, werden verwendet, um präzise Löcher in Metallblechen oder -streifen zu erzeugen.
   
   
3. Mikro-Ausschneidewerkzeuge: Diese Werkzeuge führen Mikroausschneidoperationen durch (sie schneiden spezifische Formen oder Profile aus Metallblechen oder -streifen aus).
4. Mikro-Umformwerkzeuge: Diese Werkzeuge werden für das präzise Umformen von Mikroteilen unter Verwendung von Techniken wie Mikrobiegung (auch Mikrobiegung genannt) und Mikroziehtechniken verwendet oder führen sogar Mikro-Tiefziehoperationen durch (Mikrotiefziehen).
   
5. Andere Werkzeuge: Andere einfache Mikrostanzwerkzeuge, die spezifischere Operationen durchführen.
   
   
6. Mikro-Folgeverbundwerkzeuge und Mikroverbundwerkzeuge: Folgeverbundwerkzeuge und Verbundwerkzeuge (oder Kombinationstools) sind so konzipiert, dass sie mehrere Operationen in einem einzigen Werkzeug durchführen, was diesen Ansatz kostengünstiger macht als Einzeloperationen. Folgeverbundwerkzeuge sind eine Art Werkzeug für das Hochkomplexstanzen, bei dem ein Materialstreifen in eine Stanzpresse eingeführt und kontinuierlich durch verschiedene Stationen im Werkzeug bewegt wird.
   
   
7. Mikro-Feinschneiden: Feinschneiden ist eine hochpräzise Stanztechnik, die das Ausschneiden so präzise durchführt, dass ein Nachbearbeitungsprozess entfällt, da ein glatter Schnitt entsteht. Aufgrund der geringen Größe der Miniaturkomponenten kann die Feinschneidtechnik eine großartige Lösung sein, um Probleme während der Nachbearbeitung aufgrund der Materialhandhabung oder der hohen Kosten der für solche kleinen Teile erforderlichen Präzisionsausrüstung zu vermeiden.

Layana's Fähigkeit zur kundenspezifischen Mikrostanzenherstellung

Mit einem professionellen F&E-Team, das über jahrzehntelange Erfahrung und Fachwissen im Mikrostanzen verfügt, stellt Layana verschiedene komplexe Mikroteile her, die kleiner als 10 mm sind und eine Genauigkeit von ±0,01 mm aufweisen, wobei unsere Beschichtungsfähigkeiten und metallurgischen Kenntnisse genutzt werden. Wir sind auf Mikropräzisionsstanzen von Miniaturmetallstanzteilen spezialisiert.

 

 

Layana hat ein Kernteam von Werkzeugmachern, einige mit 40 Jahren Erfahrung, von einfachen Stanzwerkzeugen bis hin zu Folgeverbundwerkzeugen, und die meisten Werkzeuge werden im eigenen Haus gefertigt.

Kategorie	Fähigkeit
Maximale Größe eines Werkzeugs	Bis zu 2.500mm*1.000mm*550mm
Maximales Gewicht eines Werkzeugs	Bis zu 1.200kg
Materialstärkenbereich	0,02mm~6mm
Toleranzbereich	Bis zu ±0,01mm
Produktivität/Monat	10 Sätze von Stanzwerkzeugen

Die Unterschiede zwischen Mikrostanzen und herkömmlichem Stanzen

Mikrostanzen, oder Mikro-Metallstanzen, stellt präzisere und kleinere Teile her als herkömmliches Metallstanzen. Die Technologie und die Qualitätsstandards für die Herstellung von Mikrokomponenten sind deutlich höher als die Anforderungen beim herkömmlichen Metallstanzen. Die Anforderungen an Präzision und Toleranz sind in diesem Prozess des Stanzens kleiner Teile ebenfalls höher, innerhalb von 0,1 mm, und das Materialstück ist extrem dünn. Die Fähigkeiten von Layana in der Stanzung von Miniaturkomponenten sind unten aufgeführt:

Metallstanzen ist ein Metallumformverfahren, das mechanische Pressen und Stanzwerkzeuge verwendet, um flache Metallbleche (Ausstanzen und andere Formgebungsverfahren) in spezifizierte Dimensionen, Formen und Funktionen umzuwandeln. Die Herstellbarkeit pro Teil (Dimensionsbereich, erreichbare Präzision und zulässige Merkmale) variiert je nach Komplexität des Designs.

Welche Prozesse gibt es beim Mikrostanzen?

Der erste Schritt des Mikrostanzens ist das Design und die Herstellung des Stanzwerkzeugs selbst. Die Werkzeuge, die zur Herstellung von Mikrobauteilen verwendet werden, führen verschiedene Operationen durch (z. B. Ausstanzen, Biegen, Ziehen, Formen usw.), die je nach Präzisionsanforderung des Bauteils ausgeführt werden.

• Mikroausschneiden: Der Schneidprozess zum Scheren des Metallblechs in einem einzigen Pressvorgang.
• Micropunching: Der Prozess zum Erstellen kleiner Löcher oder Vertiefungen.
• Mikrobiegen: Ein Herstellungsprozess, der V-, U-, Z-Formen usw. erzeugt.
• Mikroziehen: Auch als Streckziehen bekannt, ist ein Verfahren, bei dem ein Metallblech in eine dreidimensionale Form geformt wird.
• Mikrotiefziehen: Ein Verfahren, bei dem eine tiefe, dreidimensionale Form aus einem Metallblech hergestellt wird.
• Mikroprägen: Wird verwendet, um präzise, dreidimensionale Formen mit unterschiedlichen Höhenstufen auf der Oberfläche von Mikrobauteilen zu erzeugen.
• Mikrofasen: Wird verwendet, um abgeschrägte Kanten zu erzeugen.
• Microswagging: Wird verwendet, um ein V-förmiges Merkmal in einem Rohrabschnitt zu erzeugen, normalerweise nach dem Mikroziehen oder Mikrotiefziehen.
• Mikrohalsen: Wird verwendet, um den Durchmesser eines Abschnitts in einem rohrförmigen Merkmal eines Mikrobauteils zu reduzieren.
• Micro Slotting: Wird verwendet, um präzise Mikroschlitze zu erzeugen.
• Mikrokerben: Wird verwendet, um präzise Kerben auf Mikrobauteilen zu erzeugen.
• Microlancing: Wird verwendet, um präzise Laschen oder Flansche an einem Miniaturbauteil zu erstellen.
• Microslitting: Wird verwendet, um präzise Schlitze zu erzeugen.

Die Materialien für das Mikrostanzen

Das Mikrostanzen hängt stark von der Auswahl geeigneter Materialien ab, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Die Wahl des Materials kann die Qualität, Funktionalität und Haltbarkeit sowie die Ästhetik des Endprodukts erheblich beeinflussen. Im Folgenden sind einige der im Mikrostanzen häufig verwendeten Materialien und ihre einzigartigen Eigenschaften aufgeführt:

Gängige metallische Materialien:

• Kupfer: Hervorragend in der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit, mit Typen wie C101, C102, C110 und C122, die häufig in elektronischen Schaltungen und Verbindern verwendet werden. Kupfer ist duktil und ideal für die Miniaturisierung geeignet, was ein komplexes Mikrostanzen ermöglicht. Alternativen sind Silber für eine bessere Leitfähigkeit zu höheren Kosten und Aluminium für eine leichtere Option, aber mit schlechterer elektrischer und thermischer Leitfähigkeit. Der Durchschnittspreis reicht von mittel bis hoch. Eine Beschichtung mit Zinn, Nickel oder Silber kann die Eigenschaften von Kupfer weiter verbessern, indem sie die Korrosionsbeständigkeit erhöht und in einigen Fällen die elektrische und thermische Leitfähigkeit verbessert, was es in anspruchsvollen Anwendungen noch vielseitiger macht.
• Aluminium: Ein leichtes und korrosionsbeständiges Material, das häufig in Serien wie 1100 (reines Aluminium), 5052 (Aluminium-Magnesium-Legierung), 6061 (Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung), 7075 (Aluminium-Zink-Legierung) und 2024 (Aluminium-Kupfer-Legierung) erhältlich ist. Es bietet eine gute Wärmeableitung und ist ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und in elektronischen Gehäusen. Aluminium eignet sich hervorragend für die Miniaturisierung und ermöglicht feine Details und dünne Wände. Mögliche Alternativen sind Magnesium, das leichter ist, und Titan, das stärker, aber teurer ist. Der Durchschnittspreis ist mittel.

• Messing: Eine Legierung, die hauptsächlich aus Kupfer und Zink besteht und eine gute Bearbeitbarkeit und elektrische Leitfähigkeit bietet, typischerweise in Typen wie C260 und C360 zu finden. Es wird häufig in elektrischen Komponenten und dekorativen Artikeln verwendet, mit hoher Leichtigkeit der Miniaturisierung, was es für komplexe Formen geeignet macht. Alternativen sind Bronze für höhere Festigkeit und Kupfer für bessere Leitfähigkeit.
• Bronze: Eine Legierung, die hauptsächlich aus Kupfer und Zinn besteht und für ihre hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bekannt ist, mit gängigen Typen wie C932 und C954. Es ist geeignet für Anwendungen im Schiffbau und für Lager. Obwohl Bronze präzise miniaturisiert werden kann, gibt es bessere Alternativen in Bezug auf Verformbarkeit und Leichtigkeit. Weitere Optionen sind Messing, das duktiler ist, und Edelstahl, der mehr Korrosionsbeständigkeit bietet.

• Edelstahl: Geschätzt für seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit, mit gängigen Typen wie SUS 301, 304, 316 und 430. Es ist ideal für medizinische Geräte, Lebensmittelverarbeitungsanlagen und Luft- und Raumfahrtkomponenten. Edelstahl ermöglicht eine moderate bis hohe Präzision bei der Miniaturisierung, obwohl es aufgrund seiner Härte eine Herausforderung darstellen kann. Alternativen sind Titan, das leichter, aber teurer ist, und Aluminium, das leichter ist.

Die Vor- und Nachteile des Mikrostanzens

Die Vorteile eines automatisierten Mikrostanzsystems umfassen die Massenproduktion, die Fähigkeit zu komplexen Operationen und den Druckformungsprozess, der die Arbeitskosten, den Metallschrott und den Bedarf an einem sekundären Endbearbeitungsprozess reduziert. Der Präzisionsmikrostanzprozess lässt die mikroskopisch kleinen Komponenten intakt, wodurch kein zusätzlicher Reinigungsprozess erforderlich ist, und die flache, unversehrte Oberfläche eignet sich ideal für Galvanik und Beschichtung, um die Haltbarkeit der Teile zu erhöhen. Mikrostanzverfahren ermöglichen außerdem die kostengünstige Produktion komplexer Teile in großen Mengen. Allerdings unterstützt das Mikrostanzverfahren keine Kleinserienproduktion aufgrund der Werkzeugkosten und der Kosten für die Testproduktion, was den Stückpreis erheblich erhöht und es wirtschaftlich unpraktisch macht.

Die Anwendungen des Mikrostanzens

Mikrogestanzte Teile von Layana

Mikrostanzen ist besonders vorteilhaft für die Elektronikindustrie, in der die Nachfrage nach Miniaturisierung und Hochleistungskomponenten stetig wächst. Durch den Einsatz von Mikrostanzverfahren können wir winzige Metallteile herstellen, die für das Funktionieren von Leiterplatten (PCBs) unerlässlich sind, wie z. B. Verbinder, Anschlüsse und Kontakte, mit gleichbleibender Qualität und minimalem Materialabfall. Das Verfahren ist hocheffizient und eignet sich daher für Großserienproduktionen. Es ermöglicht auch die Herstellung komplexer Geometrien, die mit herkömmlichen Stanzmethoden schwer oder unmöglich zu erreichen wären. Diese Technologie verbessert nicht nur die Zuverlässigkeit und Leistung elektronischer Geräte, sondern trägt auch zur Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit in der Fertigung bei. Nachfolgend eine Liste von Branchen, in denen Mikrostanzverfahren weit verbreitet sind:

• Luft- und Raumfahrt
• Automobilindustrie
• Elektronik
• Biotechnologie
• Medizin
• Optik
• Leistungselektronik
• Andere Bereiche

Fallstudie: Mikrostanzen für die Herstellung von PCB-Komponenten

Nachfolgend einige Beispiele für Teile, die in PCB-Montagen verwendet werden und durch Mikrostanzverfahren hergestellt werden können:

1. EMI/RFI-Abschirmungselemente: Diese Komponenten schützen elektronische Geräte vor elektromagnetischen Störungen (EMI) und Funkfrequenzstörungen (RFI), die die Leistung des Geräts beeinträchtigen können.
2. PCB-Kontakte: Dies sind metallische Verbinder auf einer Leiterplatte, die eine Verbindung und Kommunikation mit anderen Komponenten oder Platten ermöglichen.
3. PCB-Steckverbinder und -Zwischenverbinder: Geräte, die Leiterbahnabschnitte in Leiterplatten verbinden und für zuverlässige Verbindungen sorgen.
4. Miniaturfedern für Leiterplatten: Kleine Federn, die mechanische Bewegungen oder elektrische Verbindungen innerhalb von PCB-Baugruppen bereitstellen.
5. PCB-Shunts: Shunts auf Leiterplatten ermöglichen es, dass Strom um einen anderen Punkt im Stromkreis herumgeleitet wird, oft verwendet zum Überbrücken oder Testen.
6. Erdungsfedern für PCBs: Diese Federn sorgen für eine gute Erdung, die für den sicheren und ordnungsgemäßen Betrieb des Stromkreises entscheidend ist.
7. PCB-Halterungen und -Stützen: Diese strukturellen Komponenten halten andere Teile an Ort und Stelle und sorgen für strukturelle Integrität und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastung.
8. PCB-Leadframes: Sie dienen dazu, Signale oder Energie innerhalb der Gehäuse von integrierten Schaltkreisen zu übertragen, was für die Verbindung des Siliziumchips mit externen Schaltungen unerlässlich ist.
9. Bananenfedern: Werden in Leiterplatten hauptsächlich verwendet, um vorübergehende oder zuverlässige elektrische Verbindungen in Tests, Prototypen und anderen Anwendungen herzustellen.
10. Batteriekontakte: Diese Komponenten stellen eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Gerät her und sorgen so für die Stromversorgung des Stromkreises.
11. Haltekappen: Werden verwendet, um andere Komponenten zu sichern oder zu befestigen, damit sie sich aufgrund von Vibrationen oder anderen mechanischen Kräften nicht bewegen oder lösen.
12. Erdungshülsen für PCB-Montagen: Sie bieten Abschirmung und Erdung für auf einer Leiterplatte montierte Komponenten, was entscheidend ist, um elektronische Störungen und Interferenzen zu reduzieren.

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Fazit

Mit dem technologischen Fortschritt wird bei der Gestaltung von Konsumelektronik zunehmend auf Portabilität und geringes Gewicht geachtet. Produkte wie Smartphones, Tablets und Speichermedien hängen stark von Mikrobauteilen ab und erfordern eine großangelegte Produktion. Infolgedessen hat das Mikrostanzen einen zentralen Platz in der Fertigung eingenommen. Der "Größeneffekt" – der die Unterschiede zwischen der Herstellung von Mikrokomponenten und herkömmlichen, größeren Teilen hervorhebt – hat die Bedeutung der Weiterentwicklung von Mikrostanztechniken betont, um der steigenden Nachfrage nach diesen kleineren, komplexen Teilen gerecht zu werden.