DE4240857C2 - Verfahren zur Abformung von Mikrostrukturen und Werkzeug zur Abformung - Google Patents
Verfahren zur Abformung von Mikrostrukturen und Werkzeug zur AbformungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abformung von Mi
krostrukturen gemäß Anspruch 1 und ein Werkzeug zur Abformung
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5.
Soll eine Kunststoffschicht mit einer Mikrostruktur versehen
werden, so kann hierzu ein Werkzeug verwendet werden, das zu
der Mikrostruktur komplementäre Mikrostrukturkörper trägt. Die
komplementären Mikrostrukturkörper werden durch Prägen einer
Kunststoffschicht, durch Übergießen und Aushärten eines
Gießharzes oder durch andere Verfahren in Kunststoff abge
formt.
Da das Werkzeug möglichst oft zur Abformung verwendet werden
soll, bevor es durch Abnutzung unbrauchbar wird, bestehen zu
mindest die abzuformenden Teile aus Metall. Im allgemeinen
wird das Werkzeug durch galvanisches Abformen einer Matrize
hergestellt, die auf einer Seite dieselben Mikrostrukturkörper
aufweist, die die mit dem Werkzeug abgeformten Kunst
stoffschichten tragen sollen. Als Metall zur galvanischen Ab
formung wird zumeist Nickel verwendet.
Die Matrize kann hergestellt werden, indem eine Schicht eines
Metalls, z. B. eine Grundplatte aus Chrom/Nickel-Stahl, mit
einer Schicht eines elektrisch nichtleitenden Materials, z. B.
dem Röntgenrestist Polymethylmethyacrylat (PNMA) überzogen
wird. Danach wird die Schicht des elektrisch nichtleitenden
Materials so strukturiert, daß sich durch Zwischenräume von
einander getrennte Mikrostrukturkörper auf der metallischen
Platte erheben, somit in den Zwischenräumen die Schicht des
Metalls freigelegt ist. Die Strukturierung erfolgt durch Rönt
gentiefenlithographie, Prägen mit einem Metallstempel, durch
mechanische Bearbeitung der elektrisch nicht leitenden Schicht
mit Formdiamanten oder ein ähnliches Verfahren.
Die Matrize kann beispielsweise hergestellt werden, indem ein
mit Mikrostrukturen versehener Prägestempel, der auf der
Stirnfläche der Mikrostrukturen mit einem ablösbaren elek
trisch leitenden Material beschichtet ist, in eine elektrisch
nicht leitende Kunststoffschicht eingepreßt wird, wobei die
elektrisch leitende Beschichtung auf dem Strukturgrund der
Kunststoffschicht haften bleibt. Da die auf die Kunststoff
schicht übertragene Schicht, die den Strukturgrund bildet, bei
der Galvanisierung als Kathode geschaltet wird, muß in diesem
Fall der Strukturgrund eine elektrisch zusammenhängende Fläche
bilden.
Alternativ hierzu kann die elektrisch nicht leitende Schicht
gemäß der DE 40 10 669 C1 auf ihrer zu prägenden Seite mit
einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen werden, die beim
Prägen in den Strukturgrund der geprägten Mikrostrukturkörper
gepreßt wird.
Eine weitere Möglichkeit, die Matrize herzustellen, besteht
gemäß der DE 37 09 278 A1 darin, eine Metallplatte mit einem
Formdiamanten spanend mit Mikrostrukturkörpern zu versehen.
Hierbei werden mit dem Formdiamanten als "Nuten" bezeichnete
Rillen in die Metallplatte eingebracht. Die Rillen verlaufen
entlang zweier verschiedener Bearbeitungsrichtungen und kreu
zen sich. Das zwischen den Rillen stehenbleibende Material der
Metallplatte bildet hierbei die Mikrostrukturkörper, während
die Rillen die Zwischenräume darstellen.
Eine verbesserte Version dieses Verfahrens ist aus der
DE 40 33 233 A1 bekannt.
Eine solche Matrize kann galvanisch mit einem anderen Metall
abgeformt werden, wenn die Stromdichte bei der galvanischen
Abformung reduziert wird. Die Metallplatte muß sich an
schließend von der aufgalvanisierten Schicht selektiv entfer
nen lassen.
Zur galvanischen Herstellung eines solchen Werkzeugs mit einer
solchen Matrize gibt es im Prinzip zwei Möglichkeiten:
Wurde die Matrize nach den beiden erstgenannten Verfahren
hergestellt, so können ausschließlich die Zwischenräume galva
nisch aufgefüllt werden. Nach der Entfernung des elektrisch
nicht leitenden Materials, z. B. des Kunststoffs, erhält man
ein Werkzeug, bei dem die Grundplatte mit den aufgalvanisier
ten Mikrostrukturen versehen ist.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der DE 37 12 268 C1
und der DE 32 06 820 C2 beschrieben. Dieses Verfahren ist
deshalb vorteilhaft, weil die galvanische Auffüllung der Zwi
schenräume rasch erfolgt, so daß sich das Werkzeug in kurzer
Zeit herstellen läßt. Nachteilig ist jedoch, daß sich bei
starker Beanspruchung das aufgalvanisierte Metall unter Um
ständen von der Grundplatte löst. Diese Gefahr kann bereits
bei der Herstellung bestehen, wenn das restliche, elektrisch
nicht leitende Material mechanisch entfernt wird.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, daß gemäß dem eingangs
genannten Verfahren nicht nur die Zwischenräume der Matrize
galvanisch aufgefüllt werden, sondern zusätzlich auch die Mi
krostrukturkörper mit dem galvanisch abgeschiedenen Metall
überdeckt werden.
Dieses Verfahren ist beispielsweise in der DE 35 37 483 C1 be
schrieben. Bei diesem Verfahren können alle oben beschriebenen
Matrizen verwendet werden. Um das Werkzeug zu erhalten, muß
die Matrize vollständig entfernt werden; das Werkzeug besteht
daher ausschließlich aus dem aufgalvanisierten Metall.
Aus Gründen der mechanischen Stabilität muß die galvanisch ab
geschiedene Schicht, die die Mikrostrukturkörper überdeckt,
zumindest 5 bis 8 mm dick sein, damit ein selbsttragendes
Werkzeug entsteht. Bei den in der Mikrotechnik üblicherweise
angewandten Galvanikbedingungen (1,8 A/dm2) sind daher Galva
nikzeiten bis zu 20 Tagen notwendig. Enthält die Matrize sehr
unterschiedlich geformte Mikrostrukturkörper, können sich im
Werkzeug mechanische Spannungen ergeben. Durch die Wahl einer
geeigneten, dicken Stützplatte (z. B. 8 mm dick) für die Ma
trize kann während der galvanischen Abformung einer Verformung
entgegengewirkt werden. Wird das Werkzeug jedoch im letzten
Fertigungsschritt von der Matrize gelöst, kann sich das Werk
zeug entsprechend den inneren und ggf. den durch den Her
stellungsprozeß entstandenen thermischen Spannungen verformen,
so daß kein ebenes Werkzeug erhalten wird. Die mechanischen
Spannungen lassen sich durch gezielte Prozeßführung nur schwer
beeinflussen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
anzugeben, bei dem nicht so lange Galvanikzeiten erforderlich
sind wie beim Stand der Technik und bei dem ein ebenes Werk
zeug erhalten wird. Ferner soll ein Werkzeug der eingangs ge
nannten Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben
werden, dessen mikrostrukturierter Teil eben ist, bei dem die
Gefahr, daß sich einzelne Teile unter Belastung ablösen, mini
miert ist und das sich dennoch mit verhältnismäßig kurzen Gal
vanikzeiten herstellen läßt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der An
sprüche 1 und 5 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben
besonders bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und des erfindungsgemäßen Werkzeugs.
Es ist zwar aus der DE-AS 12 08 603 bekannt, einen galvanisch
erzeugten Formkörper mit einem passenden Träger zu verbinden.
In dieser Druckschrift wird ein Verfahren zum Herstellen von
Spritzguß-, Preß-, Präge- und Sinterformen beschrieben, bei
dem die Formen aus einem Träger aus Stahl oder Hartmetall be
stehen, an dem ein die Arbeitsfläche der Formen darstellender,
galvanoplastisch erzeugter Formkörper mechanisch, durch Kleben
oder durch Löten befestigt ist. Dieses Verfahren ist für
mikrostrukturierte Arbeitsflächen jedoch nicht geeignet, weil
der Formkörper vor der Befestigung mit dem Träger entformt
wird, so daß die Planarität des Formkörpers und damit der Ar
beitsfläche nicht gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren der eingangs genannten
Art nur solange auf der Matrize galvanisch Metall abgeschie
den, bis die Schicht des Metalls zwischen 0,5 und 4 mm dick
ist. Hierdurch wird die Galvanikzeit beträchtlich vermindert.
Anstatt durch weitere galvanische Abscheidung dem Werkzeug
selbsttragende Eigenschaften zu verleihen, wird vor der Tren
nung der galvanisch abgeschiedenen Schicht des Metalls von der
Matrize die Schicht fest mit einer Konterplatte verbunden.
Hierbei können zuvor sowohl die Konterplatte als auch die
Schicht des Metalls plan bearbeitet werden, damit ein voll
ständiger und fester Kontakt zwischen der Schicht und der Kon
terplatte hergestellt werden kann. Erst wenn die Konterplatte
fest mit der Schicht des Metalls verbunden ist, wird das Werk
zeug von der Matrize in bekannter Weise gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Spannungen der
galvanisch abgeschiedenen, 0,5 bis 4 mm dicken Schicht zuerst
durch die Matrize kompensiert. Es hat sich gezeigt, daß die
Verformung unter diesen Umständen maximal ±5 µm beträgt. Beim
Entfernen der Matrize werden die Spannungen durch die Konter
platte kompensiert, so daß ein ebenes, verzugfreies Werkzeug
erhalten wird. Auf diese Weise bleibt das Werkzeug auch wäh
rend des Entformens und nach dem Entformen eben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Werkzeuge mit
praktisch beliebig wählbaren Mikrostrukturen herstellen. Zum
Abformen von Kunststoffschichten werden Werkzeuge mit
Mikrostrukturhöhen von beispielsweise ca. 4 µm bis zu 1000 µm
eingesetzt. Die freien Zwischenräume, die zwischen den Mi
krostrukturen vorhanden sind, können ca. 2 µm bis einige mm
betragen.
Da die Konterplatte lediglich ein Verziehen der galvanisch ab
geschiedenen Metallschicht verhindern muß und nicht mit der
abzuformenden Kunststoffschicht in Kontakt kommt, können als
Konterplatte prinzipiell Platten aus den verschiedensten Ma
terialien eingesetzt werden, so lange sie unter dem Einfluß
der Spannungen in der galvanisch abgeschiedenen Schicht form
stabil bleiben. Bevorzugt werden jedoch Metallplatten mit ei
ner Dicke von mindestens 8 mm eingesetzt, da sich Metall sehr
genau plan bearbeiten läßt. Die thermischen Ausdehnungskoeffi
zienten von Metallschicht und Konterplatte sollen möglichst
ähnlich sein, weil das Werkzeug beim Abformprozeß großen Tempe
raturschwankungen ausgesetzt ist.
Die Verbindung zwischen der Schicht des Metalls und der Kon
terplatte kann auf verschiedene Weise, z. B. durch Formschluß,
Kraftschluß, Stoffschluß etc., hergestellt werden. Eine bevor
zugte Möglichkeit ist das Löten. Dazu wird in einem Diffusi
onsofen auf eine mit einem Lot versehene, metallische Konter
platte die plan bearbeitete Schicht des galvanisch abgeschie
denen Metalls samt der Matrize gelegt. Dieser Verbund wird auf
die Schmelztemperatur des Lots erhitzt und dann die Schicht
des Metalls über die Matrize auf die Konterplatte gedrückt.
Anschließend wird der Verbund auf Raumtemperatur abgekühlt und
das Werkzeug von der Matrize getrennt. Die Verarbeitungstempe
ratur des Lots soll unterhalb der Rekristallisationstemperatur
des galvanisch abgeschiedenen Metalls, z. B. Nickel, aber noch
oberhalb der Temperaturen der Abformprozesse liegen, die mit
diesem Werkzeug durchgeführt werden. Für Nickel geeignete Lote
weisen eine Verarbeitungstemperatur zwischen 300°C und 500°C
auf.
Eine andere Möglichkeit, die Schicht des Metalls mit der Kon
terplatte zu verbinden, besteht darin, die Schicht des Metalls
über magnetische Kräfte auf der Konterplatte zu halten. Eine
solche Verbindung ist wieder lösbar. Voraussetzung ist hier
bei, daß das Metall ferromagnetisch ist. Als Konterplatte wird
in diesem Fall vorzugsweise ein handelsüblicher Magnettisch
eingesetzt.
Eine weitere Möglichkeit, die Schicht des Metalls mit der Kon
terplatte zu verbinden, besteht darin, daß entweder in der
Schicht des Metalls oder in der Konterplatte mindestens zwei
hinterschnittene Nuten eingebracht werden, die vorzugsweise
über die gesamte Schicht oder Platte verlaufen und in die ent
sprechend gestaltete Formkörper eingeschoben werden. Werden
die Nuten in die Schicht des Metalls eingeschnitten, müssen
die entsprechenden Formkörper aus der Konterplatte her
ausgearbeitet werden. Die Nuten sind vorzugsweise schwalben
schwanzförmig. Ihre Anzahl richtet sich nach der Fläche des
Werkzeugs. Es müssen so viele Nuten eingeschnitten werden, daß
sich das Werkzeug nicht zwischen den Nuten durchbiegen kann.
Die Tiefe der Nuten in der Schicht des Metalls bzw. die Tiefe
der Abtragung, die zur Herstellung entsprechender Formkörper
auf der Schicht des Metalls notwendig ist, richtet sich
selbstverständlich nach der Dicke der Schicht. Keinesfalls
dürfen die Mikrostrukturen auf der Rückseite durch zu tiefe
Bearbeitung beschädigt werden. Vorzugsweise wird man eine
Restschichtdicke von ca. 0,5 mm bestehen lassen.
An sich ist es in der Mikrostrukturtechnik bekannt, verschie
dene Materialien über schwalbenschwanzförmige Nuten miteinan
der zu verbinden.
Aus der bereits erwähnten DE 32 06 820 A1 geht hervor, daß
eine Grundplatte mit schwalbenschwanzförmigen Nuten versehen
werden kann. Hierdurch wird aufgegossener und erstarrter Si
likonkautschuk mit der Grundplatte verbunden. Der Silikon
kautschuk bildet in den Nuten entsprechende Formkörper aus.
Auf diese Weise kann erreicht werden, daß ein Werkzeug, mit
dem der Silikonkautschuk strukturiert wird, von diesem und der
Grundplatte getrennt werden kann, ohne daß der Silikon
kautschuk in den Strukturen des Werkzeugs hängen bleibt. Die
Nuten befinden sich jedoch nicht an der freien Seite des Werk
zeugs; der Silikonkautschuk stellt keine Konterplatte dar.
Aus der ebenfalls bereits erwähnten DE 40 10 669 C1 geht her
vor, daß als Handhabe für den Abformprozeß bei der Herstellung
der Matrize ein mit Nuten versehener Metallstempel geeigneter
Größe auf der freien Seite einer Thermoplast-Schicht ange
bracht werden kann. Die Handhabe hat hierbei jedoch keine me
chanisch stabilisierende Wirkung.
Unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das be
sonders bevorzugte Werkzeug gemäß Anspruch 5 hergestellt wer
den. Bei diesem Werkzeug wird die galvanisch abgeschiedene
Schicht des Metalls nicht durch eine einteilige, sondern durch
eine mehrteilige Konterplatte stabilisiert. Diese Aus
führungsform ist besonders für großflächige Werkzeuge vorge
sehen, bei denen zur Stabilisierung eine Vielzahl von Nuten
und entsprechenden Formkörpern notwendig ist. Es erscheint in
diesem Fall einfacher, die Nuten in die Schicht des Metalls
und nicht in Teile der Konterplatte einzubringen; die Konter
platte trägt dann die entsprechenden Formkörper. Prinzipiell
können die Nuten gemäß der Erfindung auch in der Konterplatte
angebracht werden.
Wie erwähnt, sind im erfindungsgemäßen Werkzeug auf der nicht
mit den Mikrostrukturen versehenen Seite mindestens zwei vor
zugsweise hinterschnittene, z. B. schwalbenschwanzförmige Nu
ten eingebracht. In diese Nuten greifen mindestens zwei plat
tenförmige Spannelemente ein, die an einem Rand als zu den Nu
ten komplementäre Formkörper gestaltet sind. Die Spannelemente
weisen zwei verschieden dicke Bereiche auf. Der erste, an die
Formkörper angrenzende Bereich hat eine geringere Wandstärke
als der zweite, hieran angrenzende Bereich. Der Abstand der
Nuten bzw. die Dicke der Spannelemente im zweiten Bereich ist
so gewählt, daß sich die Spannelemente im verzugfreien Zustand
des Werkzeugs nicht gegeneinander verspannen. Zwischen den
Spannelementen wird daher im ersten Bereich ein Freiraum ge
bildet.
Sowohl der erste als auch der zweite Bereich können rechteckig
sein. Es ist jedoch auch möglich, den zweiten Bereich trapez
förmig zu gestalten, wobei die Basisseite des Trapezes eine
der Seiten des Spannelements darstellt, die an den Formkörper
angrenzt. In jedem Fall sind die Spannelemente so gestaltet,
daß ihre dem Formkörper gegenüberliegende Seite eine plane,
zur Schicht des Metalls parallele Fläche darstellt.
Die Verbindung der Spannelemente untereinander erfolgt nun
durch eine kammförmig gezähnte Platte, die seitlich, somit
parallel zur Schicht des Metalls mit ihren Zähnen in die Frei
räume eingeschoben wird, wobei die Freiräume gefüllt werden.
Die endständigen Spannelemente werden auf den Seiten, die kei
nem Spannelement benachbart sind, durch endständige Zähne der
Platte abgestützt.
Auf diese Weise wird die Schicht des Metalls sicher durch eine
mehrteilige, aus Spannelementen und gezähnter Platte be
stehende Konterplatte gegen Verzug stabilisiert. Ist der erste
Bereich wie beschrieben trapezförmig gestaltet, kann durch die
Tiefe des Einschiebens über die gezähnte Platte eine stabili
sierende Kraft ausgeübt werden.
Vorzugsweise werden jedoch zwei im Querschnitt keilförmige,
gezähnte Platten vorgesehen, die zueinander spiegelsymmetrisch
sind und die von entgegengesetzten Seiten in die Freiräume
zwischen den Spannelementen eingeschoben sind. Die Spiegel
symmetrie stellt sicher, daß sich die Keilform der beiden
Platten im Querschnitt zu einem Rechteck ergänzt. Der erste
Bereich der Spannelemente ist in diesem Fall rechteckig. Die
Dimension und die Zähnung der Platte bzw. der beiden sich er
gänzenden Platten richtet sich nach der Gestalt der zwischen
den Spannelementen geschaffenen Freiräume.
Ergebnis des Fügevorgangs ist ein Werkzeug, bei dem die
Schicht des Metalls durch Zugkräfte auf die Konterplatte ge
spannt ist. Die Zugkräfte werden über die Spannelemente über
tragen. Die Zähne der gezähnten Platte(n) sitzen spielfrei in
den Freiräumen. Zur Montage können die Spannelemente thermisch
gelängt werden, so daß sich die Zähne unter Spiel einsetzen
lassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher er
läutert.
Es zeigen
Fig. 1 die Schicht des Metalls mit eingeschnittenen Nuten;
Fig. 2 ein Spannelement;
Fig. 3 eine kammförmig gezähnte Platte;
Fig. 4 die Herstellung des erfindungsgemäßen Werkzeugs in
räumlicher Darstellung;
Fig. 5a, 5b zwei Ansichten einer bevorzugten Ausgestaltung des er
findungsgemäßen Werkzeugs.
Fig. 1 zeigt eine galvanisch abgeschiedene Schicht 1 des Me
talls mit den (nicht dargestellten) Mikrostrukturen auf der
Seite 3 und mit durch Stege 5 voneinander getrennten, schwal
benschwanzförmigen Nuten 4 auf der Seite 2. (Im Interesse ei
ner übersichtlicheren Darstellung sind nur zwei Nuten 4 ge
zeigt.) Die Schicht mißt 26×66 mm. Sie ist während der Her
stellung des Werkzeugs noch mit der (nicht dargestellten) Ma
trize verbunden. Die Nuten sind in ihrem unteren, eingeschnit
tenen Teil ebenso wie die dazwischen liegenden Stege 1,3 mm
breit und verlaufen über die gesamte Schicht.
Fig. 2 zeigt ein zugehöriges Spannelement. Das Spannelement
ist rechteckig und trägt an einer seiner Kanten einen zu den
Nuten 4 komplementären Formkörper 6. An den Formkörper 6
grenzt ein erster, rechteckiger Bereich 7 mit einer Wandstärke
von 1,25 mm und einer Höhe von 20 mm an. An den ersten Bereich
7 schließt sich ein zweiter Bereich 8 mit einer Wandstärke von
2,5 mm und einer Höhe von 10 mm an. Die Länge des Spannele
ments entspricht der Länge bzw. Breite der Schicht des Me
talls. Werden die Spannelemente nebeneinander in die Nuten 4
eingeschoben, entsteht somit zwischen den ersten Bereichen 7
der Spannelementen ein Freiraum, der 1,35 mm breit und 20 mm
hoch ist.
Fig. 3 zeigt eine kammartig gezähnte, 36 mm breite und 20 mm
dicke Platte 10 in Richtung auf die Zähne 9. (Im Interesse ei
ner übersichtlicheren Darstellung sind nur vier Zähne dar
gestellt.) Die Zähne sind 32 mm lang und wie die Spannelemente
1,25 mm dick, so daß sie den Freiraum zwischen den Spann
elementen ausfüllen. Ihr Abstand voneinander entspricht mit
1,35 mm dem Abstand der Spannelemente im ersten Bereich 7.
Fig. 4 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug beim Zusammenbau in
räumlicher Darstellung. Auf die Schicht des Metalls 1 (das in
diesem Stadium noch mit der [nicht dargestellten] Matrize ver
bunden ist) sind die durch die Stege 5 getrennten Nuten 4 ein
gebracht. In die Nuten 4 sind die Formkörper 6 der Spann
elemente eingeschoben. Der erste Bereich 7 der Spannelemente
wird durch die Zähne 9 der kammartig gezähnten Platte 10 ein
geschlossen, während der zweite Bereich 8, in dem die Spann
elemente einen Abstand von 0,1 mm aufweisen, über die gezähnte
Platte 10 hinausragt.
Fig. 5 zeigt zwei Schnitte a und b durch eine bevorzugte Aus
führungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs, bei der zwei
spiegelsymmetrische, im Querschnitt keilförmige gezähnte Plat
ten 10a, 10b von entgegengesetzten Seiten in die Freiräume
zwischen den ersten Bereichen 7 der Spannelemente eingeschoben
sind. Die Schicht 1 ist mit (übertrieben groß dargestellten)
Mikrostrukturen 11 versehen. Die Formkörper 6 der Spannele
mente sind in die Nuten 4 auf der Schicht 1 eingeschoben. Die
dickeren, zweiten Bereiche 8 der Spannelemente ragen über die
beiden gezähnten Platten 10a und 10b hinaus.
Claims (6)
1. Verfahren zur Abformung von Mikrostrukturen in Kunststoff
schichten unter Verwendung eines mit Mikrostrukturen aus
einem Metall versehenen Werkzeugs,
bei dem
- a) eine plattenförmige Matrize hergestellt wird, bei der sich auf einem elektrisch leitfähigen Strukturgrund Zwi schenräume einschließende Mikrostrukturkörper erheben, die zu den Mikrostrukturen komplementär sind,
- b) die Matrize galvanisch mit dem Metall abgeformt wird, indem der elektrisch leitfähige Strukturgrund als Kathode geschaltet wird und das Metall so lange abge schieden wird, bis sowohl die Zwischenräume mit dem Me tall ausgefüllt als auch die Mikrostrukturkörper der Matrize von einer 0,5 bis 4 mm dicken Schicht des Metalls überdeckt sind,
- c) vor der Trennung der galvanisch abgeschiedenen Schicht des Metalls von der Matrize die Schicht fest mit einer Konterplatte verbunden wird,
- d) das Metall von der Matrize getrennt wird und
- e) die Kunststoffschicht mit dem Werkzeug geformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine metallische Konterplatte eingesetzt wird und die
Schicht des Metalls mit der Konterplatte durch Löten ver
bunden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine metallische Konterplatte eingesetzt wird und die
Schicht des Metalls mit der Konterplatte durch eine magne
tische Kraft verbunden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Konterplatte mit der Schicht des Metalls über minde
stens zwei hinterschnittene Nuten und mindestens zwei in
die Nuten einschiebbaren Formkörpern, die jeweils aus der
Konterplatte oder der Schicht des Metalls herausgearbeitet
sind, miteinander verbunden sind.
5. Werkzeug mit Mikrostrukturen zur Abformung in Kunststoff
schichten
- a) mit einer Schicht (1) aus mindestens einem Metall, die
- b) auf einer Seite die abzuformenden Mikrostrukturen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß
- c) die Schicht (1) 1 bis 4 mm dick ist,
- d) in die nicht mit Mikrostrukturen versehene Seite der Schicht (1) mindestens zwei aus dem Metall herausgearbeitete Nuten (5) eingebracht sind, die zu einander parallel über die Schicht (1) geführt sind,
- e) mindestens zwei plattenförmige Spannelemente (6, 7, 8),
die an einem Rand als zu den Nuten (5) komplementäre
Formkörper (6) gestaltet sind, mit ihrem Formkörper (6)
in senkrechter Stellung zur Schicht (1) in die Nuten (5)
eingeschoben sind, wobei die Spannelemente
- - in einem ersten, an den Formkörper (6) angrenzenden Bereich (7) eine geringere Wandstärke aufweisen als in einem zweiten Bereich (8), der an den ersten Be reich (7) angrenzt, so daß zwischen den Spannelemen ten im ersten Bereich ein Freiraum entsteht, und
- - die Wandstärke des zweiten Bereichs (8) so gewählt ist, daß sich die Spannelemente in diesem Bereich nicht gegeneinander verspannen,
- f) die Zähne (9) mindestens einer kammförmig gezähnten Platte (10) parallel zur Schicht (1) zwischen den ersten Bereich (7) der Spannelemente (6, 7, 8) geschoben sind, so daß jeweils ein Freiraum von mindestens einem der Zähne (9) ausgefüllt ist und die endständigen Zähne die endständigen Spannelemente auf ihrer freien Seite ab stützen.
6. Werkzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei keilförmige, zueinander spiegelsymmetrische kammförmig
gezähnte Platten (10a, 10b) von entgegengesetzten Richtun
gen aus zwischen die Spannelemente geschoben sind.
Priority Applications (1)
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DE19924240857 DE4240857C2 (de) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | Verfahren zur Abformung von Mikrostrukturen und Werkzeug zur Abformung |
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1992
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