Die Herausforderungen im Kleinen lösen

Von James Thorpe, Globaler Produktmanager, Sandvik Coromant

Steve Jobs‘ Philosophie „Wir müssen die kleinen Dinge unvergesslich machen“ wird von Jahr zu Jahr wahrer, da große Elektronikkonzerne wie Intel, Samsung und TSMC mehr Funktionalität in kleinere Geräte und Leiterplatten (PCB) integrieren.

Dieser Fortschritt bringt jedoch Herausforderungen bei Anwendungen wie dem Mikrobohren mit sich, da Hersteller bei der Bearbeitung winziger Komponenten ein Gleichgewicht zwischen Qualität und Produktivität finden müssen.

Laut Fortune Business Insights soll der globale Markt für Electronic Manufacturing Services (EMS) von 504,22 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 auf 797,94 Milliarden US-Dollar im Jahr 2029 wachsen. Gleichzeitig werden elektronische Teile immer kleiner. Die Notwendigkeit, digitale Schaltkreise zu verkleinern, liegt auf der Hand, da sie mehr Verarbeitungsleistung in kürzerer Zeit leisten und bei gleichem Volumen mehr Speicherplatz bieten können. Verbraucher fordern auch Bildschirmanzeigen mit höherer Auflösung, die mit kleineren und zahlreicheren Pixeln erreicht werden.

Der wachsende Bedarf an kleineren elektronischen Teilen stellt Hersteller vor echte Herausforderungen, auch bei Verfahren wie dem Mikrobohren, bei dem Löcher mit einem Durchmesser von weniger als 3 mm (0,118 Zoll) hergestellt werden. Mit Mikrobohrtechniken werden Komponenten hergestellt, die von Luft- und Raumfahrtkomponenten, Hydraulikventilen, Uhrengehäusen und medizinischen Geräten bis hin zu chirurgischen Instrumenten, Elektronik, Aktuatoren, Sensoren, Navigationssystemen und mehr reichen.

Doch was sind die Herausforderungen? Insbesondere müssen Hersteller zunehmend kleine, komplexe Komponenten aus schwer zerspanbaren Materialien wie Inconel, Edelstahl, Keramik und Titan bearbeiten. Es kann schwierig sein, diese Materialien kosteneffektiv zu bearbeiten und gleichzeitig die höchste Qualität beizubehalten – tatsächlich sind makellose Oberflächenbeschaffenheiten für Luft- und Raumfahrtkomponenten ebenso wichtig wie für Glasfasersteckverbinder.

Um auf den wachsenden EMS-Märkten wettbewerbsfähig zu sein, müssen Hersteller ein Höchstmaß an Qualitätskontrolle aufrechterhalten und gleichzeitig alle Probleme im Produktionsprozess reduzieren, die zu übermäßigem Ausschuss oder Ausfallzeiten führen können. Wie können Hersteller diese Herausforderungen meistern und gleichzeitig wettbewerbsfähig bleiben? Die Antwort liegt in leistungsstarken Bohrlösungen.

Langlebigere Werkzeuge Hersteller haben festgestellt, dass Mikrobohrer bei der Bearbeitung harter Werkstücke, beispielsweise aus ISO M-Materialien, eine unzureichende Standzeit aufweisen können. In diesen Fällen wirkten sich Design, Geometrie und Art der Beschichtung des Bohrers erheblich auf dessen Leistung und Haltbarkeit aus.

Als Reaktion darauf stellte Sandvik Coromant zwei neue Mikrobohrer vor: CoroDrill® 462 mit -XM-Geometrie und CoroDrill® 862 mit -GM-Geometrie. Die Werkzeuge eignen sich ideal für Präzisionsbohrungen in Branchen, die sich mit Kleinteilen befassen, wie unter anderem in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem allgemeinen Maschinenbau, der Elektronik und der Uhrenindustrie. Diese Reihe von Mikrobohrern unterstützt die Bearbeitung aller ISO-Materialien: P, M, K, S, O und H. Die neuen Geometrien bieten eine große Auswahl an Schneiddurchmessern und -längen.

Mit anderen Worten: Die Qualität des Mikrobohrers entscheidet über die Qualität des bearbeiteten Endprodukts. Aber in welchem ​​Umfang? Um diese Frage zu beantworten, führte Sandvik Coromant einen Test durch.

QualitätsausgabeDie Werkzeugspezialisten von Sandvik Coromant verglichen die Leistung des Werkzeugs eines großen Mikrobohrer-Konkurrenten mit dem CoroDrill 862 mit -GM-Geometrie.

Jedes Werkzeug wurde in einer DMG Mori Seiki Milltap 700-Maschine eingesetzt, um Sacklöcher in ein Werkstück aus rostfreiem Stahl ISO M 316L zu bohren. Es wurde jeweils die gleiche Werkzeugeinstellung verwendet, ein Schnittdurchmesser von 2,5 mm (Dc) mit einer Geschwindigkeit (vc) von 40 m/min und einem Vorschub von 0,04 (fn) mm/z.

Das Ergebnis war eindeutig: Das Werkzeug des Wettbewerbers erzeugte 630 Löcher, bevor die Standzeit erreicht war. Mittlerweile erzeugte der CoroDrill 862 1.260 Löcher, was einer mehr als 100-prozentigen Steigerung der Werkzeugstandzeit gegenüber dem Bohrer des Mitbewerbers entspricht.

Die Ingenieure von Sandvik Coromant empfehlen Kunden, die Löcher in Mikrogröße in bekanntermaßen schwer zu bearbeitende Materialien wie Titan, Aluminium, Glas und Keramik bohren möchten, für eine längere Werkzeuglebensdauer bei diesen anspruchsvollen Anwendungen eine polykristalline Diamantbeschichtung (PCD) in Betracht zu ziehen. Basierend auf erfolgreichen Tests von PKD-Bohrern an Mikroteilen aus Platin hat Sandvik Coromant herausgefunden, dass PKD bis zu 100-mal verschleißfester als Vollhartmetall ist, außerdem präziser ist und engere Toleranzen erzeugen kann als Werkzeuge aus Vollhartmetall.

Kühlmittel ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Wie bei Anwendungen im Makromaßstab ist auch beim Tieflochbohren mit Mikrowerkzeugen eine hochwertige Kühlmittelzufuhr von entscheidender Bedeutung, um die Späne effektiv abzuleiten. Zu den unmittelbaren Vorteilen des Kühlmittels gehören eine längere Werkzeugstandzeit und ein geringeres Risiko eines Spanstaus.

Diese Funktionen haben klare Vorteile für die Gesamtbetriebskosten (OPEX) der Hersteller und können Herstellern auch dabei helfen, beim Mikrobohren harter Materialien wie ISO M ein Gleichgewicht zwischen Qualität und Produktivität zu finden. Auf diese Weise können sie, um es mit Steve Jobs zu sagen, das Kleine sicherstellen Dinge sind aus den richtigen Gründen unvergesslich.

Um mehr über den CoroDrill 462 mit -XM-Geometrie und den CoroDrill 862 mit -GM-Geometrie zu erfahren, besuchen Sie die Website von Sandvik Coromant.

Schneidstoffe auf Basis von Aluminiumoxid und Siliziumnitrid. Keramikwerkzeuge können bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl, Gusseisen und Hochtemperaturlegierungen höheren Schnittgeschwindigkeiten standhalten als Werkzeuge aus Hartmetall.

Flüssigkeit, die den Temperaturaufbau an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung reduziert. Liegt normalerweise in Form einer Flüssigkeit vor, z. B. einer löslichen oder chemischen Mischung (halbsynthetisch, synthetisch), kann aber auch Druckluft oder ein anderes Gas sein. Aufgrund der Fähigkeit von Wasser, große Mengen an Wärme zu absorbieren, wird es häufig als Kühlmittel und Träger für verschiedene Schneidpasten verwendet, wobei das Wasser-zu-Massen-Verhältnis je nach Bearbeitungsaufgabe variiert. Siehe Schneidflüssigkeit; halbsynthetische Schneidflüssigkeit; Schneidflüssigkeit mit löslichem Öl; synthetische Schneidflüssigkeit.

Geschwindigkeit der Positionsänderung des Werkzeugs als Ganzes relativ zum Werkstück während des Schneidens.

Schneidstoff, bestehend aus natürlichen oder synthetischen Diamantkristallen, die unter hohem Druck und bei erhöhten Temperaturen miteinander verbunden werden. PKD ist als Spitze erhältlich, die auf einen Hartmetall-Wendeplattenträger gelötet ist. Wird für die Bearbeitung von Nichteisenlegierungen und nichtmetallischen Werkstoffen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten verwendet.

Schneidstoff, bestehend aus natürlichen oder synthetischen Diamantkristallen, die unter hohem Druck und bei erhöhten Temperaturen miteinander verbunden werden. PKD ist als Spitze erhältlich, die auf einen Hartmetall-Wendeplattenträger gelötet ist. Wird für die Bearbeitung von Nichteisenlegierungen und nichtmetallischen Werkstoffen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten verwendet.

Begriffe, die ein formelles Programm zur Überwachung der Produktqualität bezeichnen. Die Bezeichnungen sind die gleichen, aber QC bedeutet typischerweise ein traditionelleres System zur Nachbearbeitungskontrolle, während QA einen umfassenderen Ansatz impliziert, mit Schwerpunkt auf „Gesamtqualität“, umfassenden Qualitätsprinzipien, statistischer Prozesskontrolle und anderen statistischen Methoden.