MENÜ
1. Einführung
Diese 1998 entstandene additive Fertigungstechnologie für Bauteile kombiniert die Lithografie (durch Belichtung mit UV-Licht) und die Galvanoplastik. Das Akronym UV-LIGA verweist direkt darauf. Die traditionellen Fertigungsmethoden sind in der Regel mit dem Einsatz eines spezifischen Maschinentyps verbunden (Bearbeitungszentrum, Prägepresse oder Elektroerosionsmaschine). In der Uhrmacherei werden bei dieser Technologie hauptsächlich Nickellegierungen (insbesondere Nickel-Phosphor) verwendet. Die UV-LIGA-Technologie besteht vielmehr aus einem in verschiedene Schritte gegliederten Fertigungsverfahren:
2. Konzeption des Bauteils
Die UV-LIGA-Technologie ermöglicht es, Bauteilprofile zu erhalten, die mit den anderen Fertigungsmethoden unmöglich zu erzielen sind. Zum Beispiel ein Hemmungsrad kann entsprechend einer definierten Struktur durchbrochen werden, um das Gewicht so weit wie möglich zu reduzieren, ohne die Steifigkeit zu schwächen. Es ist daher wichtig, diese Technologie gut zu kennen, um bereits bei der Konzeption des Bauteils davon profitieren zu können.
3. Erstellung der Fotomaske
Das Profil des herzustellenden Bauteils wird im Maßstab 1 auf eine Glasplatte gedruckt. Das herzustellende Bauteil wird dabei so oft wie möglich auf der Fläche der Fotomaske reproduziert. Das Licht (UV) kann so nur außerhalb der Kontur der herzustellenden Bauteile hindurchdringen.
4. Herstellung des Wafers
Der Wafer ist gewissermaßen die Form, die es ermöglicht, das Bauteil durch additives Wachstum herzustellen. Es handelt sich um eine Siliziumscheibe, deren Oberfläche vergoldet wird, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Anschließend wird eine Schicht lichtempfindlichen Fotolacks, deren Dicke größer ist als die des herzustellenden Bauteils, auf die zuvor vergoldete Oberfläche des Wafers aufgetragen.
5. Strukturierung der Form
Dieser Schritt besteht darin, die Fotomaske auf den Wafer zu legen und dessen Oberfläche mit UV-Strahlen zu bestrahlen. Dank des Filters, den die Fotomaske darstellt, werden natürlich nur die Oberflächen der herzustellenden Bauteile vor den UV-Strahlen geschützt. Der den UV-Strahlen ausgesetzte Fotolack härtet durch Polymerisation aus und kann im nächsten Schritt nicht mehr aufgelöst werden.
6. Auflösen des nicht bestrahlten Fotolacks
Nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen wird der Wafer in ein Bad getaucht, das es ermöglicht, mit äußerster Präzision die Oberflächen des Wafers aufzulösen, die nicht den UV-Strahlen ausgesetzt waren, das heißt die genaue Oberfläche der herzustellenden Bauteile. Durch diesen Vorgang erhält man so viele Formen des herzustellenden Bauteils, wie die Oberfläche des Wafers aufnehmen kann. In diesem Stadium ist die Form des herzustellenden Bauteils fertiggestellt, ebenso wie der lithografische Teil des Verfahrens.
7. Herstellung des Bauteils durch Materialwachstum
Die Form wird in ein galvanisches Bad getaucht. Ein elektrischer Strom fließt zwischen einer in das Bad eingetauchten Anode und dem Gehäuseboden der Form (vergoldet), der die Kathode bildet. Die im Bad suspendierten Metallpartikel lagern sich in aufeinanderfolgenden Schichten am Gehäuseboden der Form und anschließend über die gesamte Höhe des Bauteils ab, wobei die durch das Harz definierten Konturgrenzen genau eingehalten werden.
8. Schleifen der Oberfläche
Die obere Oberfläche der Form-Bauteile-Einheit wird anschließend geschliffen, um alle Bauteile auf ihre endgültige Dicke zu bringen und die Ebenheit sowie die Parallelität der verschiedenen Bauteiloberflächen zu gewährleisten.
9. Auflösen der Form
Nach dem Schleifen wird die Einheit in ein Bad getaucht, das es ermöglicht, das ausgehärtete Harz der Form und dessen Substrat aufzulösen. Die fertigen Bauteile werden aus der Form gelöst und sind bereit zur Montage.
Die UV-LIGA-Technologie bietet zahlreiche Vorteile gegenüber den traditionellen Methoden der Bauteilfertigung. Das Design und die Technizität der Bauteile haben davon unmittelbar profitiert. Dank des Präzisionsniveaus dieser Methode und dem Fehlen mechanischer Belastungen während der Bauteilfertigung werden die Grenzen hinsichtlich Technizität und Design meisterhaft verschoben.
Obwohl das Verfahren mehrere Schritte erfordert, ist die Umsetzung schnell und die Kosten sind kontrolliert. Die mit diesem Verfahren hergestellten Bauteile sind stets perfekt identisch und entsprechen dem ursprünglichen Plan. Die Präzision wird in Mikron ausgedrückt, und ohne jegliches Werkzeug lassen sich äußerst enge Toleranzen erreichen.
Dank dieser Präzision und dem Fehlen von Schneidwerkzeugen benötigen die Oberflächenbeschaffenheiten meist keine weitere Bearbeitung. Ein wesentlicher Vorteil, besonders bei Zahnrädern, da die Reibung dank der durch diese Technologie erzielten Oberflächenqualität minimiert wird. Schließlich ist das üblicherweise verwendete Nickel-Phosphor unmagnetisch. Eine Eigenschaft, die besonders bei der Herstellung von Bauteilen der Hemmung geschätzt wird.
Die zahlreichen Vorteile dieses Verfahrens haben es rasch zu einer unverzichtbaren und weit verbreiteten Technologie gemacht. Sie hat der Kreativität der Konstrukteure wirklich freien Lauf gelassen und die Leistungsfähigkeit der Uhren verbessert. Mit dem Aufschwung des Silizium stellt die UV-LIGA-Technologie eine der bedeutendsten Entwicklungen dieses Jahrhunderts dar.
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