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Electroless Plated Micro Pencil Grinding Tools: Conception, Manufacturing, and Application

  • Modern microtechnology has the central task of ensuring technological progress through the miniaturization and reduction of component dimensions. Micro grinding with micro pencil grinding tools (MPGTs) has established itself as a manufacturing process in microtechnology, especially for the machining of hard and brittle materials. The process has been investigated by numerous researchers. Yet, tools with diameters of <100 μm, could not satisfy the needs of the industry. The tool life of MPGTs was insufficient, their feed rates were too slow for a mean-ingful application and both the MPGTs, and their microstructures were not reproducible. Therefore, this dissertation is dedicated to the task of investigating and revising the complete manu-facturing process and application methodology of these tools. New substrate geometries and materials are investigated. Surface treatment methods are investigated to increase adhesion between the abrasive layer and the substrate. In addition, conventional coating processes like electroplating are replaced by an autocatalytic electroless plating process, that has a much higher reproducibility rate of MPGTs with diameters of about 50 μm and less. The micro grinding methodology is optimized by parameter studies, and new coolant supplying methods with new metalworking fluids, which are introduced to achieve the best possible result when machining 16MnCr5.
  • Die moderne Mikrotechnik hat die zentrale Aufgabe, den technologischen Fortschritt durch die Miniaturisierung und Reduzierung von Bauteildimensionen zu gewährleisten. Besonders für die spanende Bearbeitung von sprödharten Werkstoffen hat sich das Mikroschleifen mit Mikroschleifstiften als ein Fertigungsverfahren in der Mikrotechnik etabliert. Das Verfahren ist von zahlreichen Forschern untersucht worden. Jedoch konnten Werkzeuge mit Durchmessern von <100 μm, die Bedürfnisse der Industrie nicht befriedigen. Die Standzeit der Mikroschleifstifte war unzureichend und die Vorschubsgeschwindigkeiten waren zu langsam für eine sinnvolle technische Anwendung. Sowohl die Mikroschleifstifte als auch die mit Ihnen geschliffenen Mikrostrukturen waren nicht oder nur bedingt reproduzierbar. Deswegen widmet sich diese Dissertation der Aufgabe, den kompletten Herstellungsprozess und die Anwendungsmethodik dieser Werkzeuge zu untersuchen und zu überarbeiten. Dabei werden auch neue Rohlingsgeometrien und -werkstoffe untersucht. Oberflächenbehandlungsmethoden werden untersucht, um die Haftfestigkeit zwischen Abrasivschicht und Rohling zu erhöhen. Zudem werden konventionelle Beschichtungsverfahren wie das galvanische Beschichtungsverfahren durch ein autokatalytische ablaufendes chemisches Beschichtungsverfahren ersetzt, dass eine viel höhere reproduzierbare Herstellung für Mikroschleifstifte mit Durchmesser von ca. 50 μm (oder weniger) hat. Die Methodik des Mikroschleifens wird durch Parameterstudien, neue KSS-Zuführmethoden mit neuen KSS optimiert, um bei der Bearbeitung von 16MnCr5, die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen.

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Metadaten
Author:Peter Amer ArrabiyehORCiD
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-66174
DOI:https://doi.org/10.26204/KLUEDO/6617
ISBN:978-3-95974-158-3
Serie (Series number):Produktionstechnische Berichte aus dem FBK (02/2021)
Advisor:Jan C. Aurich
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:English
Publication Date:2021/10/12
Year of Publication:2021
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2021/04/09
Date of the Publication (Server):2021/10/18
Tag:Electroless Plating; Micro Cutting; Micro Grinding
Number of page:XI, 130
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 600 Technik
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)