DE10002654A1

DE10002654A1 - Herstellung von Mikro - Teilen

Info

Publication number: DE10002654A1
Application number: DE2000102654
Authority: DE
Inventors: Bernd Penth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-08-02

Abstract

Es wird die Herstellung von Mikro-Teilen beschrieben. In die Prägungen einer mikrostrukturierten, gummielastischen Folie werden flüssige, aushärtende Stoffsysteme eingebracht und ausgehärtet. Durch zweidimensionales Strecken der Folie und gleichzeitiges Führen der Folie über eine mit Ultraschall schwingende Rolle werden feste Mikro-Teile abgeworfen. Die Teile können aus Kunststoff und/oder Keramik bestehen und zusätzlich mit Metallpartikeln gefüllt sein. Poröse Keramikteile können in einem zusätzlichen Arbeitsgang dicht gesintert werden.

Description

Es wird die Herstellung von Mikro-Teilen beschrieben. Darunter werden in dieser Anmeldung Teile verstanden, deren geometrische Dimensionen sich vorwiegend unterhalb der 1 mm- Grenze bewegen, teilweise aber auch bis in den Bereich von etwa 2-6 mm reichen. Zur Herstellung der Mikro-Teile werden in die Vertiefungen, bzw. Prägungen einer Matritze aus gummielastischem Kunststoff zunächst flüssige, aushärtende Stoffsysteme eingebracht. Nach Aushärtung der Stoffsysteme werden diese aus der Matritze dadurch entfernt, daß die Matritze durch Zugbeanspruchung in zwei Dimensionen gedehnt wird und gleichzeitig über eine scharfe Kante geführt wird. Die scharfe Kante kann dabei eine gelagerte Rolle mit möglichst kleinem Durchmesser sein. Gleichzeitig kann diese Rolle oder Kante mit Ultraschall beaufschlagt werden.

Eine Möglichkeit zur Herstellung von Mikrosystemkomponenten besteht in dem Verfüllen der Hohlräume von Matritzen, die aus einer geprägten Folie bestehen. Die Prägungen, also Vertiefungen dieser Folie, geben dabei das negative Bild der gewünschten Produktform wider. Das Verfüllen der Hohlräume erfolgt mittels eines Ein- oder Mehrkomponentensystems, welches in der Matritze entweder bei Raumtemperatur, erhöhter Temperatur durch UV- Behandlung oder ein anderes dem Stoffsystem angepaßtes Härtesystem verfestigt wird.

Eine Schwierigkeit bei der Herstellung von Mikrosystemkomponenten, wie z. B. kleinen Zahnrädern ist nach dem Stand der Technik die Loslösung der ausgehärteten Komponenten, also der Mikrosystemkomponente, von oder aus der zu ihrer Herstellung verwendeten Matritze.

Erfindungsgemäß wird als Matritze eine gummielastische Folie mit, entsprechend den gewünschten Produktkonturen versehenen, Prägungen verwendet. Diese gummielastische Folie wird erfindungsgemäß günstigerweise aus einer härtbaren Silikongießmasse durch Abformen von Positiven hergestellt. Dabei befinden sich auf jeder Folie eine Anzahl dieser Einzelprägungen.

Die auf der Matritze befindlichen Prägungen werden mittels eines Rakels mit einem aushärtenden Ein- oder Mehrkomponentensystem verfüllt und durch eine dem Material angepaßte Härtemethode ausgehärtet.

Nach dem Aushärten wird die Matritze mittels eines mechanischen Spannsystems in zwei Dimensionen verstreckt und über die gesamte Länge der Matritze im verstreckten Zustand über eine scharfe Kante oder eine Rolle mit möglichst kleinem Durchmesser gezogen. Dabei lösen sich die abgeformten Mikro-Teile von der Matritze und werden im Bereich der Kante von der Matritze abgeworfen. Dieser Vorgang kann durch mechanische Einwirkungen verstärkt werden. Gut geeignet ist erfindungsgemäß das Einwirken von Ultraschall auf die scharfe Kante.

Erfindungsgemäß kann die elastische Matritze als Endlosmatritze gefertigt werden, so daß es sich bei dem Fertigungsverfahren um ein kontinuierliches Verfahren handelt. Dies gelingt für Stoffsysteme deren Aushärtegeschwindigkeit an die Umlaufgeschwindigkeit der Endlosmatritze angepaßt werden kann. Die Aushärtegeschwindigkeit kann erfindungsgemäß dadurch beschleunigt werden, daß nachfolgend an das Füllen der Matritze eine UV-Behandlung oder eine thermische Behandlung, entsprechend der Temperaturbeständigkeit der Matritze, erfolgt.

Erfindungsgemäß können als Materialkomponenten zur Herstellung der Mikro-Teile organische Materialien verwendet werden, wobei besonders gut handelsübliche Ein- oder Zweikomponenten-Epoxidharzsysteme, aber auch Polyurethansysteme, geeignet sind. Weiterhin können handelsübliche Methacrylate, bzw. Bismethacrylate verwendet werden. Die Aushärtung der Syteme erfolgt entsprechend der vom jeweiligen Hersteller angegebenen Vorschrift, z. B. thermisch oder mittels UV-Bestrahlung. Nach Herstellerangaben können diese Systeme auch UV-Vernetzer enthalten.

Je nach gewünschter Anforderung an das hergestellte Produkt können Füllmaterialien, bevorzugt keramische, aber auch metallische Partikel, zugegeben werden.

Erfindungsgemäß können zur Herstellung der Mikro-Teile weiterhin statt der Kunststoffkomponenten keramische Materialkomponenten verwendet werden. Hier eignen sich Materialien wie sie für Zahnfüllungen oder Knochenersatz verwendet werden. Dazu zählen Magnesiumoxid/Magnesiumchloridsyteme, Carboxylatzemente, Phosphatzemente, Silikatzemente, Glasionomerzemente und Apatite. Es können aber auch ganz allgemein Edukte verwendet werden, die zu Produkten führen, die ganz allgemein als Zemente bezeichnet werden. Die Vorgehensweise zum Aushärten des Materiales in der Matritze erfolgt entprechend den Herstellervorschriften. Je nach gewünschter Anforderung können Füllmaterialien, bevorzugt keramische, aber auch metallische Partikel zugegeben werden.

Weiterhin können Sole, also kolloidale Lösungen von Metalloxiden verwendet werden, wobei, zur Verhinderung von Rißbildung beim Aushärten, größere keramische Partikel im Bereich mittlerer Konrgrößen von 0,1-1,5 µm als Füllsubstanzen zugegeben werden können.

Je nach gewünschter Anforderung können zusätzlich auch metallische Partikel, z. B. für Anwendungen mit speziellen gesuchten elektronischen Eigenschaften zusätzlich zu den von den Herstellern angegebenen Rezepturen verwendet werden.

Claims

1. Herstellung von Mikro-Teilen, gekennzeichnet dadurch, daß in die Vertiefungen einer elastischen Matritze flüssige, thermisch oder mittels UV-Licht aushärtende Stoffsysteme eingebracht werden, diese nach Herstellervorschrift ausgehärtet werden und die dort entstehenden nach Aushärtung festen Teile dadurch aus den Vertiefungen der Matritze entfernt werden, daß die Matritze in zwei Dimensionen gestreckt wird und zusätzlich zum Abwerfen der Teile über die Länge der Matritze über eine scharfe Kante gezogen wird, wobei die scharfe Kante optional eine gelagerte Rolle darstellt und weiterhin die scharfe Kante optional in mechanische Schwingungen, bevorzugt durch Anlegen einer Ultraschallquelle, versetzt wird.

2. Herstellung von Mikro-Teilen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung der elastischen Matritze eine härtende, handelsübliche Ein- oder Zweikomponenten- Silikongießmasse unter serienhafter, reihenweiser Abformung des gewünschten Positivs verwendet wird und die Matritze als Endlosmatritze hergestellt wird.

3. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei den flüssigen, aushärtenden Stoffsystemen, die das Ausgangsmaterial der Mikro-Teile bilden, um handelsübliche Ein- oder Mehrkomponentensysteme handelt.

4. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei den flüssigen, aushärtenden Stoffsystemen, die das Material der Mikro -Teile bilden, um Ein- oder Mehrkomponenten-Kunststoffsysteme, bevorzugt um käufliche Epoxidsysteme oder Polyurethansyteme handelt.

5. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei den flüssigen, aushärtenden Stoffsystemen, die das Material der Mikro -Teile bilden, um Ein- oder Mehrkomponenten-Keramiksysteme, bevorzugt um käufliche Systeme, wie sie für Zahnfüllungen und Knochenersatz verwendet werden, handelt.

6. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei den flüssigen, aushärtenden Stoffsystemen, die das Material der Mikro -Teile bilden, um Zemente handelt.

7. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei den flüssigen, aushärtenden Stoffsystemen, die das Material der Mikro -Teile bilden, um Magnesiumchlorid-Magnesiumoxid-Zemente, Carboxylatzemente, Phosphatzemente, Silikatzemente, Glasionomerzemente oder Apatite handelt.

8. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei den flüssigen, aushärtenden Stoffsystemen, die das Material der Mikro -Teile bilden, um Dispersionen aus kolloidalen Solen und mineralischen Füllstoffen handelt.

9. Herstellung von Mikro-Teilen nach Anspruchen 8, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei den Solen um jeweils einzeln oder gemischt Silicasol, Titandioxidsol oder Zirkonoxidsol und bei den mineralischen Füllstoffen um Aluminiumoxidpartikel mit einer mittleren Partikelgröße zwischen 0,1 und 1,5 µm handelt.

10. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß als Füllstoff zusätzlich metallische Partikel zugegeben werden.

11. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß die aus der Matritze entfernten Teile ein bei erhöhter Temperatur sich weiter verfestigendes Material darstellen und daher, bei Temperaturen von 100° bis ca. 1000°C, weiter verfestigt werden sinterbares Material darstellen und bei erhöhter Temperatur weiter verfestigt oder, sofern es sich um poröses Material handelt, dicht gesintert werden.

12. Herstellung von Mikro-Teilen nach den voranstehenden Ansprüchen, insbesondere Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die aus der Matritze entfernten Teile ein poröses, bei erhöhter Temperatur sich weiter verfestigendes und dicht sinterndes Material darstellen und daher, bei Temperaturen von 100° bis ca. 1600°C, weiter verfestigt und dicht gesintert werden.