Ätztechnik und Lasertechnik: die häufigsten Fragen

Sie haben Fragen rund um die Themen Ätztechnik und Lasertechnik?
Die Antworten auf die am häufigsten gestellten Fragen finden Sie auf dieser Seite.

Fragen und Antworten rund um das Thema Ätztechnik

Welche Werkstoffe sind narbungsgeeignet?

Werkstoffauswahl und Wärmebehandlung spielen im Hinblick auf das spätere Narb­ergebnis eine zentrale Rolle. Schon bei der Werkstoffbeschaffung muss sichergestellt werden, dass ausschließlich narbungsgeeignete Stähle zum Einsatz kommen. Alle relevanten Werkzeugkomponenten (Schieber, Einsätze u.v.m.) sollten aus dem gleichen Material gefertigt sein, um mögliche Risiken für den Narbausfall und den Glanzgrad zu vermeiden.

Geeignete Werkstoffe sind:

KurznameWerkstoff-Nr.Eschmann Bezeichnung
40 CrMnNiMo 8-6-41.2738 ESTES Aktuell 1000
---SonderlegierungES Aktuell 1200 *)
Standard für Urmuster
40 CrMnMo 71.2311 ESTES Aktuell
---SonderlegierungES Multiform SL
X37 CrMoV 5-11.2343 ESU *)
eingeschränkt
ES Maximum 500
---Sonderlegierung *)
eingeschränkt
ES Primus SL

  • Bei Warmarbeitsstählen generell ESU (ElektroSchlackeUmgeschmolzen) Qualität verwenden. Bedingt durch Einsatzhärte und Legierung ist ein abweichender Narbausfall und / oder Glanzgrad (u.a. abhängig von der Wärmeleitfähigkeit) im Vergleich zu konventionell vergüteten Kunststoffformenstählen möglich!

*) siehe unter „Was ist unter Glanzgrad zu verstehen?“


 

Sind auch NE Metalle ätzfähig?

Neben den legierten Stählen lassen sich auch die gängigsten NE-Metalle (z.B. Kupfer, Aluminium, Messung oder Zink) und nicht legierten Stähle ätzen. Hier ist in der Regel allerdings zu empfehlen, das gewünschte Ätzergebnis vorab auf einer Versuchsplatte zu testen. Unter anderem kann bei diesen Werkstoffen ein rauerer Ätzgrund und / oder ein insgesamt abweichender Narbausfall, bedingt durch die chemische Reaktion der Säure mit dem Grundwerkstoff, auftreten.

NE-Metalle sind nicht narbungssicher!


 

Was sind Gefügezeilen oder -streifen?

Gefügestreifen aufgrund Kaltverfestigung!

Gefügeverfestigungen, Streifigkeit und Ähnliches

Gefügeverfestigungen im zu narbenden Werkstoff entstehen häufig bei der Zerspanung des Werkstückes. Durch mechanische Bearbeitung kann das Stahlgefüge stark verdichtet werden, wodurch eine tendenziell höhere Oberflächenhärte entsteht. Bei der Narbung des Werkstückes führt dies zu einem ungleichmäßigen Strukturbild im Gefüge (z.B. Narbtiefenabweichungen, Fleckigkeit, Streifigkeit u.s.w.).


Mögliche Ursachen

  • Stumpfe Fräser
  • Fehlerhaft geschliffene Drehmeißel
  • Mechanische Beschädigungen (z.B. unachtsamer Schlag auf die Formoberfläche bei Einsatzwechsel)
  • Beschädigungen durch unsachgemäße Handhabung von Spannvorrichtungen oder sonstigem Werkzeug

Ähnliche Fehlerbilde können bei unsachgemäßer Wärmebehandlung oder aufgrund von physikalisch bedingten Seigerungen bei der Stahlherstellung entstehen.


 

Sind spezielle Polituren erforderlich?

Referenzbild
Fräser
Härterand, Riefen

Polieren

Flächen, die mit einer Narbstruktur versehen werden sollen, müssen je nach Design und Narbtiefe eine bestimmte Oberflächengüte (Politur) aufweisen.


Anforderungen

  • Allgemein 320er Körnung, riefenfrei
  • Feinstrukturen 400er Körnung, riefenfrei
  • Erodierreste, Fräsriefen etc. komplett entfernen
  • Trennkanten müssen versatz- und gratfrei sein
  • Erhalt von Design- und Lichtkanten muss sichergestellt werden
  • Referenzfeld 50 x 50 mm narbfähig poliert außerhalb der Trennebene vorsehen

Narbung und Hochglanz? Hochglanzpolierte Flächen erfahren bereits durch Reinigung, Lackauftrag und Bearbeitung der Narbstruktur geringe Beschädigungen (feinste Kratzer). In der Regel sollten hochglanzpolierte Flächen nach dem Narben durch den Auftraggeber nachpoliert werden.


 

Sind auch Schweißungen möglich?

Härterand
Porös
Rand

Schweißungen sollten generell durch einen Fachbetrieb durchgeführt und die Narbungs­sicherheit geschweißter Bereiche zugesichert werden. Ausschlaggebend
für die Narbfähigkeit einer Schweißung ist, dass das Schweißgut ein in Zusammensetzung, Härte und Festigkeit dem Grundwerkstoff gleiches Gefügebild erreicht.
Dementsprechend müssen Schweißmethode, -werkstoff und eine erforderliche Wärmebehandlung auf eine spätere Narbfähigkeit hin gewählt werden.


Anforderungen falls geschweißt wird:

  • Ausreichende Vorarbeiten (u.a. Risse in U-Form aufschleifen etc.)
  • Richtige Wahl der Schweißelektrode
  • Geeignete Wärmebehandlung zur Vermeidung von Aufhärtungen und Spannungsrissen
  • Beschädigungen durch unsachgemäße Handhabung von
  • Siehe auch: technischer Katalog Eschmann Stahl GmbH, Seite 38

ACHTUNG! Auch bei fachgerecht ausgeführter Schweißung können Abweichungen in Glanzgrad und Narbtiefe am fertigen Produkt nicht ausgeschlossen werden!


 

Was ist für Entformschrägen
zu berücksichtigen?

Die min. Entformschrägen zur Entformung von 100 % Narbtiefe werden je Struktur angegeben.

Als Faustregel gilt:
Pro 1° Konizität können maximal 0,02 mm Narbtiefe entformt werden.

Kunststoffeigenschaften (z.B. schwer entflammbar, glasfaserverstärkt u.v.m.); Materialschwindung, Wandstärken, Werkzeugaufbau und -kontur (z.B. Kühlung,
Anguss, Schieber u.v.m.) sowie Fertigungsparameter im Spritzgussbetrieb können diesen Wert beeinflussen. So kann z.B. in Bereichen mit zu erwartender Kernaufschwindung das dreifache des Konizitätsrichtwertes zur Entformung der vollen Narbtiefe erforderlich werden.


Für eine formteilgerechte Werkzeugauslegung ist zu berücksichtigen:

  • die mindest Entformschräge für die Struktur (lt. Angaben des Narbbetriebes)
  • materialbedingte Zugaben (z.B. für PC-ABS, ABS, PP-Compound u.v.m.)
  • werkzeugbedingte Zugaben (z.B. Kernschwindung, Wandstärkenunterschiede, GID Bereiche etc.)

Eine Reduzierung der Narbtiefe ist möglich und muss mit dem Endverwender im Einzelfall abgestimmt werden!


 

Was versteht man unter Ziehspuren?

Ziehspuren sind Deformationen des Kunststoffes in Entformrichtung des Artikels und werden häufig auch als „Weißbruch“ bezeichnet. Ursachen hierfür können z.B. Wandstärken­unterschiede, hoher Nachdruck, nicht ausreichende Freischwindung des Artikels, Materialeigenschaften des verwendeten Kunststoffes u.v.m. sein. Eine Optimierung von Ziehspuren über die genarbte Fläche ist durch Verringerung der Narbtiefe zwar möglich, dies muss allerdings mit dem Endverwender im Detail abgestimmt werden, da sich hierdurch die Narbanmutung verändern wird.

Zu beachten ist:
Auch bei ausreichender Entformschräge sowie reduzierter Narbtiefe kann das Auftreten von Ziehspuren nicht generell ausgeschlossen werden!


 

Was bedeutet „über Trennung“ narben?

Für Artikel, in denen Narbungen im Hauptsichtbereich liegen, sind Freistellungen an Schieber- und / oder Einsatztrennungen häufig nicht zulässig. Werkzeuglosteile werden hier im Zusammenbau, also über Trennungen, genarbt.

Dazu ist zu berücksichtigen, dass:

  • Trennungen vor dem Ätzen versatz- und gratfrei sein müssen
  • Einsätze / Schieber versatzfrei auf der Kavität fixierbar sind (Montagehilfsmittel sind kundenseitig beizustellen oder der Verbau, z.B. bei Großwerkzeugen, durch Werkzeugbauer zu unterstützen)
  • alle Narbbereiche auch bei Fixierung von Losteilen einsehbar und zugänglich bleiben
  • scharfkantige Trennungen („Messerkanten / Dach“) vermieden werden um durch Materialabtrag bedingte Schäden beim Ätzen zu vermeiden ansonsten: Laufzeitrisiko

Lage und Verlauf von Trennungen sind generell mit dem Endverwender abzustimmen.

Sofern Losteile nicht im Zusammenbau narbfähig sind (z.B. aufgrund mangelhafter Zugänglichkeit, Gratneigung etc.) können Freistellungen vereinbart werden.

ACHTUNG! Freistellungen werden zur Vermeidung von Entformproblemen komplett mit geätzt und sind nicht als Trennkantenschutz vorgesehen. Eine teilweise Ätzung ist möglich und im Bedarfsfall abzustimmen.


 

Was passiert mit Tuschierflächen?

Anriss mechanisch (CNC)

Werkzeug mit Anriss
Umlfd. bis 1 mm Freistellung: Schützen der Tuschierfläche mit säurebeständigem Lack
Hinterschnitt: geätztes Werkzeug mit freigestellter Tuschierfläche

Alle nicht sichtbaren Tuschierflächen müssen vor Anlieferung zum Narben kundenseitig angerissen werden. Anrisse müssen per CNC oder mittels Tuschierpresse angefertigt werden. Anrisse nach Musterteil sind u.a. aufgrund der Materialschwindung, manueller Handhabung etc. zu ungenau und können „worst case“ zu Gratbildung und / oder unakzeptablen Frei­zonen führen.

Tuschierflächen (nicht Trennkanten) werden generell mit ungeätzten Freizonen bis zu 1 mm versehen. Abhängig von Lage und Entformschrägen müssen Freizonen/ -stellungen kundenseitig angefast werden um ein Abscheren der Narbung beim Entformen zu vermeiden.

Beispiele für mangelhafte Anrisse

Tuschierung komplett übernarbt – AS/Schieber nachsetzen
Tuschierfläche übernarbt und Gratbildung
Anriss nach Muster: Freistellungen ungleichmäßig
Freistellung zu groß

 

Was ist unter Glanzgrad zu verstehen?

*) Bildquelle: BYK Gardner

„Glanz ist ein visuelle Wahrnehmung, die bei der Betrachtung von Oberflächen entsteht. Die Glanzwahrnehmung ist umso ausgeprägter, je gerichteter das Licht reflektiert wird.“

Von rauen – also auch geätzten – Oberflächen wird das Licht nicht nur in die Haupt­reflexionsrichtung, sondern auch diffus in andere Richtungen reflektiert.
Dadurch ist die Abbildegenauigkeit der Oberfläche vermindert: ein reflektiertes Objekt wird nicht mehr brillant, sondern verschwommen abgebildet. Je gleichmäßiger das Licht in den Raum gestreut wird, um so geringer ist die Intensität der gerichteten Komponente und um so matter ist die Oberfläche.

Glanzgrad wird bestimmt durch:

  • Rauheit der Oberfläche
  • Abbildegenauigkeit des Kunststoffes
  • Werkzeugwandtemperatur
  • Kunststoff und -verarbeitungsparameter
  • Wandstärken
  • Messwinkel (mittlerer / matter Glanz bei 60° bis 85° Reflexionswinkel)
  • Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Stahles u.v.m.

Glanzgrad kann prozesssicher nur auf ebenen Flächen gemessen werden.
Ein spezifischer Glanzgrad für den Artikel kann nicht garantiert werden.


 

Wie müssen Werkzeuge angeliefert werden?

Fragen und Antworten rund um das Thema Lasertechnik

Welche Werkstoffe sind zum Lasern geeignet?

Generell sind alle Werkstoffe geeignet, die auch für konventionelle chemische Ätzung empfohlen werden. Darüber hinaus ist auch Aluminium gut laserfähig. Alle weiteren NE-Metalle auf Anfrage.

Geeignete Werkstoffe sind:

KurznameWerkstoff-Nr.Eschmann Bezeichnung
40 CrMnNiMo 8-6-41.2738 ESTES Aktuell 1000
---SonderlegierungES Aktuell 1200 *)
Standard für Urmuster
40 CrMnMo 71.2311 ESTES Aktuell
---SonderlegierungES Multiform SL
X37 CrMoV 5-11.2343 ESU *)
eingeschränkt
ES Maximum 500
---Sonderlegierung *)
eingeschränkt
ES Primus SL

  • Insbesondere bei Kombinationen von Lasertechnik und konventioneller chemischer Ätzung, z.B. bei stark richtungsorientierten, textilen Narbungen o.Ä. muss auf die Narbungseignung des Werkstoffes besonders Rücksicht genommen werden.

Es gelten hier die gleichen Anforderungen wie für klassische Narbungen die im Ätzverfahren hergestellt werden.

*) siehe unter „Was ist unter Glanzgrad zu verstehen?“


 

Welche Daten müssen vorliegen?

Lasertechnologie ist eine rein digitale Prozesskette. Als Basis für die Bearbeitung dienen, neben der Grafikinformation (Graustufe) der jeweiligen Struktur, die Werkzeugdaten. Diese müssen im Format .stp bzw. .iges zur Verfügung gestellt werden und dem finalen Datenstand des Werkzeuges entsprechen. Die Daten benötigen wir ausschließlich für den zu bearbeitenden Konturbereich, d.h. ohne Grundplatten, Formrahmen und -aufbauten o.Ä.

In den Daten sollten, insbesondere bei richtungsorientierten Strukturen, auch die Narbrichtung (z.B. durch Fadenkreuz o.Ä.) sowie die Narbbegrenzungen schon eindeutig definiert werden.

Ein Datenaustausch ist über das Eschmann Textures Group Downloadportal oder über die Plattformen zum Datenaustauch der jeweiligen Kunden möglich.

Die Datenbereitstellung sollte mit min. 3 Wochen Vorlauf vor Werkzeuganlieferung an den Bearbeitungsstandort erfolgen.


 

Sind spezielle Polituren erforderlich?

Flächen, die mit einer Laserstruktur versehen werden sollen, müssen je nach Design eine bestimmte Oberflächengüte (Politur) aufweisen.

Anforderungen

  • Allgemein 320er Körnung, riefenfrei
  • Feinstrukturen 400er Körnung, riefenfrei
  • Erodierreste, Fräsriefen etc. komplett entfernen
  • Trennkanten müssen versatz- und gratfrei sein
  • Erhalt von Design- und Lichtkanten muss sichergestellt werden

Ein poliertes Referenzfeld 50 x 50 mm außerhalb der Trennebene ist – analog zu konventioneller Ätztechnik – empfohlen

Laserung und Hochglanz! In der Kombination mit hochglanzpolierten Flächen lassen sich auch hervorragend Matt-Glanz Effekte, insbesondere bei Verwendung geeigneter Werkzeugstähle und Kunststoffe, darstellen.


 

Wie werden Losteile gelasert?

Generell sollten Losteile im Hauptsichtbereich, wie Schieber oder Einsätze, im Zusammenbau mit der Hauptform (Kavität) gelasert werden. Losteile müssen aus dem gleichen Grundwerkstoff gefertigt werden.

Für den Fall, dass Losteile nicht im Zusammenbau gelasert werden können,
z.B. bei einer Hinterschnitt-Situation oder mangelnder  Zugänglichkeit im
Verbau, ist mit dem Werkzeugbauer ein Referenzpunktesystem für das
Werkzeug abzustimmen, mit dem eine einwandfreie Laseransteuerung für
eine separate Bearbeitung gewährleistet wird. Es reichen hierfür z.B. schon
Paßbohrungen außerhalb des Narbbereiches die die eindeutige Lage in
X / Y / Z Richtung für den Laserprozess definieren.


 

Was ist unter Glanzgrad zu verstehen?

*) Bildquelle: BYK Gardner

„Glanz ist ein visuelle Wahrnehmung, die bei der Betrachtung von Oberflächen entsteht. Die Glanzwahrnehmung ist umso ausgeprägter, je gerichteter das Licht reflektiert wird.“

Von rauen – also auch geätzten – Oberflächen wird das Licht nicht nur in die Haupt­reflexionsrichtung, sondern auch diffus in andere Richtungen reflektiert.
Dadurch ist die Abbildegenauigkeit der Oberfläche vermindert: ein reflektiertes Objekt wird nicht mehr brillant, sondern verschwommen abgebildet. Je gleichmäßiger das Licht in den Raum gestreut wird, um so geringer ist die Intensität der gerichteten Komponente und um so matter ist die Oberfläche.

Glanzgrad wird bestimmt durch:

  • Rauheit der Oberfläche
  • Abbildegenauigkeit des Kunststoffes
  • Werkzeugwandtemperatur
  • Kunststoff und -verarbeitungsparameter
  • Wandstärken
  • Messwinkel (mittlerer / matter Glanz bei 60° bis 85° Reflexionswinkel)
  • Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Stahles u.v.m.

Glanzgrad kann prozesssicher nur auf ebenen Flächen gemessen werden.
Ein spezifischer Glanzgrad für den Artikel kann nicht garantiert werden.


 

Wie müssen Werkzeuge angeliefert werden?