Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob das Präzisionsgussverfahren mit verlorenem Modell und verlorener Form zur Herstellung von Mikroteilen eingesetzt und zu einem Mikrogussverfahren weiterentwickelt werden kann. Als verlorene Modelle kamen Mikroteile aus Kunststoff zum Einsatz, die mittels Mikrospritzgießen mit mikrozerspanend strukturierten Formeinsätzen und LIGA-Formeinsätzen gefertigt wurden. Beispiele sind Mikroturbinengehäuse und gestufte Zahnräder. Die Materialpalette für Mikroteile aus Metall wurde auf mehrkomponentige Legierungen, basierend auf den Systemen Cu-Al-Ni-Fe, Ag-Cu, Ag-Pd-Cu und Au-Ag-Cu erweitert, wobei Gussteile mit minimalen Querschnitten von 50 µm realisiert wurden. Zur Bestimmung der Mikrogießbarkeit wurden Prüfkörper entwickelt, mittels derer für die verschiedenen Gusslegierungen die Eigenschaften Formfüllung, Abformgenauigkeit, mechanische Eigenschaften und Oberflächenqualität ermittelt sowie die Gussgefüge charakterisiert wurden. Im Rahmen grundlegender Experimente zum Einfluss des Formmaterials auf die Rauheit der Gussoberfläche wurde gezeigt, dass auf gießtechnischem Wege deutlich niedrigere Oberflächenrauheiten erzielt werden können als mit konventionellen Präzisionsgussverfahren.

Investigation of precision casting for metallic microparts

Abstract

The work described here focused on whether the precision casting method with a lost model and lost mold may be used for the production of microcomponents and on whether it may be further developed to a microcasting technique. As lost models, microparts made of plastics were applied. They had been manufactured by microinjection molding using both mold inserts structured by microcutting techniques and LIGA mold inserts. Examples of such parts are microturbine housings and stepped gear wheels. The range of metal materials used for the microparts was extended to multi-component alloys based on the systems of Cu-Al-Ni-Fe, Ag-Cu, Ag-Pd-Cu, and Au-Ag-Cu. Parts with minimum cross sections of 50 µm were cast. To assess microcastability, test devices were developed. They allowed to determine the level of filling of the mold, molding accuracy, mechanical properties, and surface quality for various casting alloys. Furthermore, the cast structures could be characterized. Fundamental experiments were performed to determine the influence of the molding material on the roughness of the cast surface. It was demonstrated that the surface roughnesses that can be achieved are far smaller than those reached by conventional precision casting methods.