Ätztechnik für Interior-Design im Automotive Sektor.

Ein Beitrag von Michaela Wassenberg, freie Journalistin für Technologiekommunikation.

Nicht nur Fahreigenschaften, technische Details oder das äußere Erscheinungsbild eines Fahrzeugs bestimmen die Unterscheidbarkeit zu anderen Fabrikaten, auch der Ausgestaltung des Innenraums durch ästhetisch hochwertige und komplexe Designs kommt eine hohe Bedeutung zu. Bei der Herstellung kleinteiliger Designkomponenten aus Metall wird deshalb fotochemisches Ätzen mehr und mehr zum Verfahren der Wahl. Precision Micro, Ätzspezialist aus Birmingham, erklärt, warum.

Als langjähriger Partner verschiedener Erstausrüster der Automobilindustrie kennt Precision Micro die Vorteile fotochemischer Ätztechnik im Automotive-Sektor gegenüber anderen Metallbearbeitungsverfahren. Bei Interieur-Komponenten wie z. B. High-End-Lautsprechergittern, Trittblechen, Zierleisten, Schaltknauf- oder Lenkrad-Inlays, Tastern oder fühlbaren Oberflächen auf Bedieneinheiten sind Präzision, Vielseitigkeit und Komplexität des Designs sowie glatte, glänzende Oberflächen gefragt. Markus Rettig, Sales Manager für Deutschland bei Precision Micro, erläutert: „Fahrzeughersteller möchten den Innenraum ästhetisch aufwerten und das Fahrerlebnis für alle Passagiere noch angenehmer gestalten. Mit traditionellen Fertigungsverfahren wie Stanzen oder Lasern sind diese Anforderungen nicht – oder nur verbunden mit hohen Kosten – zu realisieren. Die Ätztechnik zeichnet sich dagegen durch geringere Kosten, Serienfertigung in hohen Stückzahlen sowie höchste Präzision aus.“

Absolut glatt in einem Prozessschritt.

Bei der Ätztechnik handelt es sich um einen subtraktiven Vorgang, bei dem nicht erwünschtes Metall durch selektives Ätzen mit Toleranzen im Mikrometer-Bereich entfernt wird. Durch diesen exakt kontrollierten Prozess entstehen absolut glatte und gratfreie Kanten z. B. für filigrane Lautsprecherabdeckungen, die mit Stanzen oder Lasern erst durch zusätzliche Verfahrensschritte erreicht werden können. Beim Stanzvorgang lösen die mechanischen Kräfte Spannungen im Metall aus, es kommt zu Anschrägungen der Kanten und Gratbildung. Das Kantenergebnis beim Laserschneiden ist sehr von der Dicke des Materials abhängig. Je dünner das Metallblech, desto präziser und glatter ist der Laserschnitt. Bei diesem abtragenden thermischen Verfahren kann die zugeführte Wärme jedoch zu Gefügeveränderungen und Ungenauigkeiten in der Teilebeschaffenheit führen, je dicker das Metall ist. Das Ätzverfahren hingegen sorgt für absolut gratfreie Konturen, auch bei winzigsten Öffnungen, wie sie bei Lautsprecherabdeckungen erforderlich sind. Außerdem können beim Ätzen im selben Arbeitsschritt auch Firmenlogos und weitere dekorative Verzierungen in die Oberfläche präzise eingraviert werden. Namhafte Fahrzeugmodelle wie der Jaguar XJ oder die Mercedes-C-Klasse wurden bereits von Precision Micro mit auf diese Weise geätzten Lautsprechergittern ausgestattet.

Kostengünstig und millionenfach wiederholgenau.

Die digitalen Werkzeuge für die Fotolackmasken sind schnell und kostengünstig zu erstellen und im Gegensatz zu teuren Formwerkzeugen beim Stanzen auch im Design- und Entwicklungsprozess kurzfristig und ohne großen Aufwand anzupassen. Auch ändert ein besonders diffiziles Design nichts an den Werkzeugkosten. Ob eine Öffnung oder viele – bei der digitalen Vorlage ist die Komplexität kein Kostenkriterium. Ein Verschleiß der Werkzeuge, wie er beim Stanzen nach zigfachem Stanzprozess gang und gäbe ist, ist bei den digitalen Werkzeugen ausgeschlossen. Ein Faktor, der sich positiv auf die Wiederholgenauigkeit auswirkt, wie Markus Rettig betont: „Die Wiederholgenauigkeit beim Ätzen sucht ihresgleichen. Wir können dank des digitalen Toolings gewährleisten, dass das erste und das millionste Teil absolut identisch sind.“

Damit räumt Markus Rettig auch mit dem Vorurteil auf, dass fotochemisches Ätzen nur zur Prototypenfertigung geeignet sei. „Der Ätzvorgang ist schnell, präzise und auf millionenfache Wiederholung ausgelegt, ideal für Komponentenfertigungen wie Lautsprecherabdeckungen oder andere Zierelemente im Autointerieur.“ Bei noch höheren Stückzahlen und Metallteilen, bei denen es nicht so stark auf Konturgenauigkeit und Planität ankommt, können Hochgeschwindigkeitsverfahren wie das Stanzen die wirtschaftlichste Variante sein. Für Komponenten jedoch, die geometrisch komplex und besonders filigran sein sollen und in geringerer Auflage benötigt werden, ist das Ätzen die effizienteste Lösung. Die Grenzen der Ätztechnik setzt die Dicke des zu bearbeitenden Metalls. Ideal ist das Verfahren für Metalle mit einer Stärke zwischen 10 Mikrometern und 1,5 Millimetern und für Plattengrößen bis zu 600 x 1.500 Millimetern. Bei dickeren Metallen würde der Ätzvorgang länger dauern und sich damit nicht mehr rentieren.

Vielseitige Ätztechnik im Automotive-Bereich.

Nicht nur im Interieur- und Designbereich spielt die Ätztechnik eine Rolle, auch bei anderen Anwendungen im Auto vertrauen Erstzulieferer auf die Materialeigenschaften geätzter Metallteile. Dazu gehören elektronische und sicherheitsrelevante Teile wie Leadframes, Komponenten für Motorsteuerungssysteme, Sensoren oder leitfähige Federn, daneben auch Flachfedern für Brems- und Einspritzsysteme sowie Platten und Gitter für Brennstoffzellen bei entsprechenden alternativen Antrieben. Markus Rettig beschreibt die Herausforderungen im Automotive-Sektor: „Der Trend zur Miniaturisierung von Komponenten für mehr Effizienz und weniger Gewicht schreitet immer weiter voran. So werden immer komplexere und hochentwickelte Fahrzeuge gebaut, die auf eine ausgefeilte Mikrofertigung angewiesen sind. Die Anforderungen für uns als Partner in der Mikrofertigung steigen damit ebenfalls. Erwartet werden ästhetisch anspruchsvolle und distinktive High-End-Designs, die Gewährleistung sensibler Sicherheitsfunktionen und stetige technische Innovationen. Fotochemische Ätztechnik schafft diesen Spagat zwischen Funktion und Ästhetik – wirtschaftlich und effizient. Damit sind OEMs für die Zukunft gerüstet.“