Große Qualität für die kleinen Dinge

Große Elektronikkonzerne wie Intel, Samsung und TSMC packen immer mehr Funktionen in immer kleinere Geräte und Leiterplatten. Dieser Fortschritt stellt für Anwendungen wie dem Mikrobohren eine Herausforderung dar. Sandvik hat dazu Passendes im Portfolio.

Laut Fortune Business Insights wird der weltweite Markt für elektronische Fertigungsdienstleistungen (Electronic Manufacturing Services, EMS) von 504,22 Milliarden Dollar in diesem Jahr auf 797,94 Milliarden Dollar im Jahr 2029 ansteigen. Gleichzeitig werden elektronischen Bauteile immer kleiner. Die Nachfrage danach wächst, denn die immer kleineren digitalen Schaltkreise verarbeiten in kürzerer Zeit mehr Daten und bieten mehr Speicherplatz bei gleichem Volumen. Andere Beispiele sind Bildschirme mit höheren Auflösungen, die wiederum mittels kleinerer und zahlreicherer Pixel erreicht werden.

Allerdings stellt der wachsende Bedarf an kleinen elektronischen Bauteilen Fertigungsunternehmen vor echte Herausforderungen, unter anderem beim Mikrobohren, bei dem Bohrungen mit einem Durchmesser von weniger als 3 mm hergestellt werden. Mikrobohrverfahren werden zur Herstellung von unterschiedlichen Bauteilen eingesetzt: von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Hydraulikventilen, Uhrengehäusen und medizinischen Geräten bis hin zu chirurgischen Instrumenten, Elektronik, Aktuatoren, Sensoren und Navigationssystemen.

Doch wo genau liegen die Herausforderungen? Häufig müssen sehr kleine, komplexe Komponenten aus schwer zu bearbeitenden Materialien wie Inconel, rostfreien Stahl, Keramik und Titan gefertigt werden. Diese Werkstoffe kosteneffizient zu bearbeiten und gleichzeitig ein Höchstmaß an Qualität zu gewährleisten, birgt besondere Herausforderungen. Doch ohne mängelfreie Oberflächen können Luftfahrtkomponenten oder Glasfaserstecker nicht eingesetzt werden.

Um auf den wachsenden EMS-Märkten wettbewerbsfähig zu sein, muss ein Höchstmaß an Qualitätskontrolle gewährleistet und übermäßiger Ausschuss oder Ausfallzeiten im Produktionsprozess so niedrig wie möglich gehalten werden. Doch wie können Fertigungsunternehmen diese Herausforderungen bewältigen und gleichzeitig wettbewerbsfähig bleiben? Die Antwort liegt in hochleistungsfähigen Bohrerlösungen.

Präzisionsbohrer mit längeren Standzeiten

Häufig weisen Mikrobohrer bei der Bearbeitung von zähen Werkstücken, etwa aus ISO-M-Materialien, eine unzureichende Standzeit auf. Hier schränken Design, Geometrie und die Werkzeugbeschichtung Leistung und Haltbarkeit erheblich ein.

Um dieses Problem zu lösen, hat Sandvik Coromant zwei neue Mikrobohrer eingeführt: CoroDrill 462 mit -XM-Geometrie und CoroDrill 862 mit -GM-Geometrie. Beide Werkzeuge eignen sich optimal für Präzisionsbohrungen in kleinen Bauteilen, wie sie beispielsweise in der Medizintechnik, in der Luft- und Raumfahrt, im Automobil- und Maschinenbau, in der Elektronikindustrie und in der Uhrenfertigung erforderlich sind. Die CoroDrill Mikrobohrer sind für die Bearbeitung aller ISO-Materialien – P, M, K, S, O und H – ausgelegt. Sie sind mit neuen Geometrien und mit verschiedenen Durchmessern und -längen erhältlich.

Die Qualität des Mikrobohrers ist entscheidend für die Qualität des bearbeiteten Endprodukts. Aber in welchem Ausmaß? Um diese Frage zu beantworten, hat Sandvik Coromant einen Test durchgeführt.

Überlegen in Qualität und Leistung

Die Werkzeugspezialisten von Sandvik Coromant haben bei einem Praxistest die Leistung des Mikrobohrers eines Wettbewerbers mit der des CoroDrill 862 mit -GM-Geometrie verglichen: Beide Werkzeuge wurden auf einer DMG MORI Maschine des Typs Milltap 700 zum Bohren von Sackbohrungen in ein Werkstück aus rostfreiem Stahl (AISI 316L) eingesetzt. Dabei wurden jeweils identische Werkzeugparameter verwendet: ein Durchmesser von 2,5 mm (Dc) bei einer Schnittgeschwindigkeit (vc) von 40 m/min und einem Vorschub (fn) von 0,04 mm/z. Im Ergebnis produzierte das Werkzeug des Wettbewerbers 630 Bohrungen bevor es verschliessen war. Mit dem CoroDrill 862 konnten 1.260 Bohrungen hergestellt werden, was einer Standzeiterhöhung von mehr als 100 Prozent entspricht.

Die Ingenieure von Sandvik Coromant empfehlen Kunden, die mikroskopisch kleine Bohrungen in schwer zu zerspanenden Materialien wie Titan, Aluminium, Glas und Keramik bohren wollen, eine Beschichtung mit polykristallinem Diamant (PKD) in Betracht zu ziehen, um die Werkzeugstandzeit bei diesen anspruchsvollen Anwendungen noch weiter zu verlängern. Beim Tiefbohren mit Mikrowerkzeugen ist außerdem eine hochwertige Kühlung zur effektiven Spanabfuhr entscheidend.

Der Vergleich zeigt, dass der CoroDrill 862 mit -GM-Geometrie klare Vorteile hinsichtlich der Qualität von Mikrobohrungen in harten Materialien wie ISO M bietet und dazu beiträgt, ein Gleichgewicht zwischen Qualität und Produktivität zu finden und sich darüber hinaus positiv auf die Gesamtbetriebskosten (OPEX) auswirkt.