Um das höchste Qualitätsniveau beim fotochemischen Ätzen (PCE) sicherzustellen, müssen strenge Prozesskontrollen implementiert und jeder einzelne Prozessschritt sorgfältig überwacht und geprüft werden. Dazu gehört die Kontrolle von Temperatur, Konzentration und Bewegung der Ätzlösung, die korrekte Belichtung und Entwicklung der Fotolackmaske sowie die Überprüfung der Genauigkeit der geätzten Strukturen mit hochentwickelter Messtechnik.
Qualitätsaspekte sind beim fotochemischen Ätzen von entscheidender Bedeutung, da die Präzision des Prozesses direkt die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Endprodukts beeinflusst. PCE ist ein subtraktives Fertigungsverfahren, bei dem Material mithilfe einer chemischen Lösung und einer Fotolackmaske von einem Metallblech entfernt wird. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung komplexer Formen und Muster mit hoher Präzision und ist daher in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Elektronik weit verbreitet. Bereits geringfügige Abweichungen von den exakten Designspezifikationen können jedoch zu fehlerhaften Bauteilen führen, die Funktionalität und Sicherheit des Endprodukts beeinträchtigen.
Um höchste Qualität sicherzustellen, müssen strenge Prozesskontrollen etabliert werden, und jeder Schritt im Prozess muss sorgfältig überwacht und geprüft werden. Dazu gehören die Kontrolle von Temperatur, Konzentration und Bewegung der Ätzlösung, die korrekte Belichtung und Entwicklung der Fotolackmaske sowie die Überprüfung der Maßhaltigkeit der geätzten Strukturen mithilfe moderner Messtechnik. Durch die Einhaltung enger Toleranzen und konsistenter Qualitätsstandards können Hersteller zuverlässige und hochwertige Komponenten fertigen, die den anspruchsvollen Anforderungen ihrer Kunden entsprechen.
Im Folgenden erläutert Michael Kern, Leiter Qualitätsmanagement beim führenden PCE-Innovator micrometal, das Thema Qualität und wie das Unternehmen die hohen Anforderungen seiner Kunden erfüllt.
Was bedeutet Qualität bei micrometal?
Qualität steht im Zentrum aller Aktivitäten von micrometal. Wir sind Dienstleister für Kunden aus unterschiedlichsten Branchen. Daher müssen wir sowohl die hohen Anforderungen global agierender Konzerne als auch die Bedürfnisse kleinerer Unternehmen erfüllen. Wir sind überzeugt, dass wir unser Versprechen, ein zuverlässiger und langfristiger Partner zu sein, nur durch höchste Qualität einlösen können.
Dazu gehört auch unser Beitrag zu den Fertigungsprozessen unserer Kunden, denn unsere Leistung hat großen Einfluss darauf, wie effizient deren Produktionslinien über lange Zeiträume störungsfrei arbeiten. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Optik der Produkte. Wir möchten, dass die Produkte unserer Kunden „perfekt aussehen“. Das bedeutet, dass unsere Qualitätsstandards sicherstellen, dass die Produkte über ihre gesamte Lebensdauer hinweg langlebig und störungsfrei sind.
Darüber hinaus sind die von uns hergestellten Produkte weit entfernt von gewöhnlichen Metallteilen. Sie sind häufig geometrisch komplex und erfordern maximale Wiederholgenauigkeit – etwas, das effizient nur mit PCE erreicht werden kann.
Da micrometal sich auf Großserienanwendungen konzentriert – welche Anforderungen stellt das an Ihr Qualitätsmanagement?
Stellen Sie sich vor, ein einziges fehlerhaftes Teil befindet sich auf einer Rolle mit einer Länge von einem Kilometer – deren Herstellung Stunden dauert – und die gesamte Rolle muss verworfen werden. Zudem produzieren wir in der Regel nicht nur eine Rolle gleichzeitig, sondern mehrere parallel in einem kontinuierlichen Prozess. Das bedeutet, wir können die Produktion nicht einfach stoppen, den Fehler entfernen und weitermachen.
Um eine effiziente Produktion sicherzustellen, benötigen wir daher wirksame Kontrollmaßnahmen in allen Bereichen. Wir haben eine äußerst zuverlässige Lieferantenbasis aufgebaut, deren Partner hochpräzise und qualitativ hochwertige Rohmaterialien liefern, die optimal für unseren Prozess geeignet sind.
Unsere selbst entwickelten und hergestellten Werkzeuge basieren auf jahrzehntelanger Erfahrung und können kosteneffizient optimiert werden, um höchste Wiederholgenauigkeit und optimale Ätzbedingungen zu erreichen.
Unser Prozess wird kontinuierlich und in Echtzeit überwacht, um Fehler zu vermeiden und die Vielzahl an Prozessparametern innerhalb enger Toleranzfenster zu halten, die für unseren PCE-Prozess der nächsten Generation erforderlich sind.
Da sich Fehler beim PCE jedoch nicht vollständig vermeiden lassen, verfügen wir über Technologien zur Fehlererkennung während der Produktion sowie über Gegenmaßnahmen, um die Ausbeute hoch zu halten.
Da unser marktführender PCE-Prozess an die Grenzen des technisch Machbaren geht, arbeiten auch die Qualitätssicherungssysteme im Produktionsumfeld an ihrer Leistungsgrenze. Aus diesem Grund führen wir im nachgelagerten Prozess eine 100%-Prüfung unserer Produkte durch, um sicherzustellen, dass wir die versprochene Qualität tatsächlich erreichen.
Wie verteilt sich die Qualitätssicherung zwischen Produktion und Labor?
Grob gesagt etwa 50:50. Wie bereits erwähnt, führen wir viele Messungen während der Werkzeugherstellung und Produktion durch, um den Prozess zu steuern. Es ist jedoch nicht möglich, während eines kontinuierlichen, dynamischen PCE-Prozesses alle Merkmale und Maße direkt in der Produktion vollständig zu überwachen.
In der nachgelagerten 100%-Prüfung haben wir dann die Zeit und die technischen Möglichkeiten, sämtliche relevanten Parameter umfassend zu kontrollieren.
Umgekehrt profitiert das Produktionsteam von den Erkenntnissen und Daten dieser Prüfungen in den folgenden Produktionsläufen.
Was verstehen Sie unter einer 100%-Prüfung?
Die 100%-Prüfung ist für uns ein nachgelagerter Qualitätsprozess, bei dem jedes einzelne gefertigte Teil mit modernsten technologischen Mitteln vollständig überprüft wird. Ziel ist es, selbst kleinste Abweichungen vom Sollzustand zu erkennen und entsprechend zu behandeln. Dadurch erreichen wir maximale Wiederholbarkeit, Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit unserer Produkte.
Können Sie Ihren Kunden eine Null-Fehler-Quote garantieren? Wenn ja, wie?
Zunächst einmal gilt: Wie bei jedem Fertigungsverfahren können auch beim Ätzen Abweichungen auftreten. Durch unsere umfassenden Kontrollmethoden minimieren wir Fehler jedoch auf das technisch mögliche Minimum.
Bereits in der Design- und Musterphase entwickeln wir gemeinsam mit unseren Kunden eine ausfallsichere Strategie, um fehlerhafte Teile entweder aus den gelieferten Chargen zu entfernen oder entsprechend zu kennzeichnen. So können die hochautomatisierten Fertigungslinien unserer Kunden fehlerhafte Teile zuverlässig erkennen und entsprechend behandeln. Das ist echte Null-Fehler-Strategie.
Worin unterscheidet sich die Qualitätsauffassung von micrometal von anderen PCE-Anbietern?
Ich denke nicht, dass es „standardisierte“ PCE-Anbieter gibt – jeder Anbieter hat seine Besonderheiten.
Was uns jedoch auszeichnet, ist die außergewöhnliche Qualität unserer geätzten Bauteile. Wir haben zahlreiche Wettbewerbsprodukte verglichen, und niemand erreicht so glatte Strukturen, so enge Toleranzen und damit eine so hohe Präzision wie wir.
PCE bleibt ein chemischer Prozess, bei dem viele Variablen das Ergebnis beeinflussen können. Während andere Anbieter gewisse Abweichungen akzeptieren, passen wir unsere Werkzeuge, Prozessparameter und Kontrollmechanismen so lange an, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist.
Geht die Entwicklung im Qualitätsmanagement in Richtung vollständiger Automatisierung?
micrometal beobachtet die technologischen Entwicklungen sehr genau und sieht durchaus Potenzial für eine vollständige Automatisierung in der Zukunft. Da unser PCE-Prozess der nächsten Generation jedoch bereits an der Grenze des technisch Machbaren arbeitet, ist eine vollständige Automatisierung derzeit noch nicht möglich.
Selbstverständlich reduzieren wir den Einfluss menschlicher Faktoren so weit wie möglich in jedem Prozessschritt. Zudem setzen wir auf Risikoanalysen und Optimierungsmethoden, die auf umfangreichen Daten und Erfahrungen basieren, um potenzielle Fehler frühzeitig zu erkennen und durch geeignete Maßnahmen zu vermeiden.
Welche drei Dinge sollten potenzielle Kunden über Ihre Qualitätsphilosophie wissen?
Erstens: Sie werden keine bessere Qualität im Bereich des Ätzens finden.
Zweitens: Qualität zahlt sich langfristig immer aus – micrometal gewinnt jeden Ultra-Marathon.
Drittens: Qualität besteht nicht nur aus Kennzahlen. Sie eröffnet die Möglichkeit, über das derzeit Machbare hinauszudenken und Dinge zu realisieren, die bislang als unmöglich galten.
